Bu tortish kuchi samolyotlarda havoni koʻtarish uchun yoʻn altiruvchi qanotlar yoki koʻtaruvchi korpus tufayli yuzaga keladi va havo plyonkasi qanotlari boʻlgan avtomobillarda havoni pastga yoʻn altiruvchi kuchga olib keladi. Samuel Langlining ta'kidlashicha, tekisroq, kattaroq nisbatli plitalar yuqori ko'tarilish va past qarshilikka ega va 1902 yilda taqdim etilgan. Samolyotning aerodinamik sifati ixtiro qilinmasa, zamonaviy samolyot dizayni imkonsiz bo'lar edi.
Koʻtarish va harakatlantirish
Jismga ta'sir etuvchi jami aerodinamik kuch odatda ikkita komponentdan iborat deb hisoblanadi: ko'tarish va siljish. Ta'rifga ko'ra, qarshi oqimga parallel bo'lgan kuch komponenti siljish, qarshi oqimga perpendikulyar bo'lgan komponent esa ko'taruvchi deb ataladi.
Aerodinamikaning ushbu asoslari qanotning aerodinamik sifatini tahlil qilish uchun katta ahamiyatga ega. Lift qanot atrofidagi oqim yo'nalishini o'zgartirish orqali ishlab chiqariladi. O'zgartirishyo'nalish tezlikning o'zgarishiga olib keladi (hatto, bir xil aylanma harakatda ko'rinadigan tezlikda o'zgarish bo'lmasa ham), bu tezlanishdir. Shuning uchun oqim yo'nalishini o'zgartirish uchun suyuqlikka kuch qo'llash kerak. Bu har qanday samolyotda aniq ko'rinadi, shunchaki An-2 aerodinamik sifatining sxematik tasviriga qarang.
Ammo hammasi ham oddiy emas. Qanotning aerodinamik sifati mavzusini davom ettiradigan bo'lsak, shuni ta'kidlash kerakki, uning ostida havo ko'taruvchining yaratilishi uning ustidagi havo bosimidan yuqori bosim ostida bo'ladi. Cheklangan kenglikdagi qanotda bu bosim farqi havoning pastki sirt qanotining ildizidan uning yuqori yuzasining tagiga oqib chiqishiga olib keladi. Bu uchuvchi havo oqimi oqimdagi havo bilan birlashib, tezlik va yo'nalishning o'zgarishiga olib keladi, bu havo oqimini buradi va qanotning orqa tomoni bo'ylab girdoblar hosil qiladi. Yaratilgan girdoblar beqaror, ular tezda birlashib, qanot girdoblarini hosil qiladi. Olingan vortekslar orqa tomon orqasidagi havo oqimining tezligi va yo'nalishini o'zgartirib, uni pastga buradi va shu bilan qanot orqasida qanot paydo bo'lishiga olib keladi. Shu nuqtai nazardan qaraganda, masalan, MS-21 samolyoti yuqori ko‘tarilish va tortish nisbatiga ega.
Havo oqimini boshqarish
Vortekslar, o'z navbatida, qanot atrofidagi havo oqimini o'zgartirib, qanotning ko'tarish qobiliyatini pasaytiradi, shuning uchun u bir xil ko'tarilish uchun yuqoriroq hujum burchagini talab qiladi, bu esa umumiy aerodinamik kuchni orqaga buradi va qarshilik komponentini oshiradi. bu kuch. Burchak og'ishi ahamiyatsizko'tarishga ta'sir qiladi. Shu bilan birga, ko'taruvchining mahsulotiga va uning og'ishiga bog'liq bo'lgan burchakka teng qarshilik kuchayishi mavjud. Burilishning oʻzi liftning vazifasi boʻlgani uchun qoʻshimcha tortishish koʻtarilish burchagiga mutanosib boʻladi, buni A320 aerodinamikasida yaqqol koʻrish mumkin.
Tarixiy misollar
Toʻgʻri burchakli sayyora qanoti konussimon yoki elliptik qanotga qaraganda koʻproq vorteks tebranishlarini hosil qiladi, shuning uchun koʻplab zamonaviy qanotlar koʻtarilish va tortish nisbatini yaxshilash uchun toraytirilgan. Biroq, elliptik havo korpusi samaraliroq, chunki induktsiyalangan yuvish (va shuning uchun samarali hujum burchagi) qanotlarning butun oralig'ida doimiydir. Ishlab chiqarishdagi murakkabliklar tufayli, kam sonli samolyotlar bunday rejaga ega, eng mashhur misollar Ikkinchi Jahon urushi Spitfire va Thunderbolt. To'g'ridan-to'g'ri etakchi va orqa tomonlari bo'lgan konusli qanotlar elliptik ko'tarilish taqsimotiga yaqinlashishi mumkin. Umumiy qoidaga ko'ra, tekis, toraymagan qanotlar elliptik qanotga qaraganda 5%, konusli qanotlar esa 1-2% ko'proq tortishish hosil qiladi. Shuning uchun ular yaxshi aerodinamik sifatga ega.
Proportsionallik
Yuqori nisbatli qanot past nisbatli qanotga qaraganda kamroq tortishish hosil qiladi, chunki uzunroq va ingichka qanotning uchida havo kamroq bezovtalanadi. Shuning uchun induktsiya qilinganqarshilik qanchalik paradoksal bo'lmasin, proportsionallikka teskari proportsional bo'lishi mumkin. Ko'tarish taqsimotini yuvish, qanotlarni qanotlarga qaratib tushishni kamaytirish uchun qanotni burish va qanotlar yaqinidagi havo plyonkasini almashtirish orqali ham o'zgartirish mumkin. Bu sizga qanot ildiziga yaqinroq va kamroq ko'tarilish imkonini beradi, bu qanot girdoblari kuchining pasayishiga va shunga mos ravishda samolyotning aerodinamik sifatining yaxshilanishiga olib keladi.
Samolyot dizayni tarixida
Ba'zi ilk samolyotlarda qanotlar dumlarning uchlariga o'rnatilgan edi. Keyinchalik samolyotlar girdoblar intensivligini kamaytirish va maksimal ko‘tarish va tortish nisbatiga erishish uchun boshqa qanot shakliga ega bo‘ldi.
Tom ustidagi pervanel yonilg'i baklari qanot atrofida xaotik havo oqimining oldini olish orqali ham ma'lum foyda keltirishi mumkin. Endi ular ko'plab samolyotlarda qo'llaniladi. DC-10 ning aerodinamik sifati bu borada haqli ravishda inqilobiy deb topildi. Biroq, zamonaviy aviatsiya bozori anchadan buyon ilg'or modellar bilan to'ldirildi.
Sudrab tortish formulasi: oddiy soʻzlar bilan tushuntirilgan
To'liq qarshilikni hisoblash uchun parazitar qarshilik deb ataladigan narsani hisobga olish kerak. Induktsiyalangan tortishish havo tezligi kvadratiga teskari proportsional bo'lganligi sababli (ma'lum bir ko'tarilishda), parazit qarshilik esa unga to'g'ridan-to'g'ri proportsional bo'lganligi sababli, umumiy tortishish egri chizig'i minimal tezlikni ko'rsatadi. Samolyot,shunday tezlikda uchib, optimal aerodinamik sifatlar bilan ishlaydi. Yuqoridagi tenglamalarga ko'ra, minimal qarshilik tezligi induktsiya qilingan qarshilik parazitar qarshilikka teng bo'lgan tezlikda sodir bo'ladi. Bu bo'sh turgan samolyotlar uchun optimal sirpanish burchagiga erishiladigan tezlik. Asossiz bo'lmaslik uchun samolyot misolidagi formulani ko'rib chiqing:
Formulaning davomi ham juda qiziq (quyidagi rasm). Havo yupqaroq bo'lgan joyda yuqoriga uchish minimal tortishish tezligini oshiradi va shu bilan bir xil miqdordagi havoda tezroq harakatlanish imkonini beradi. yoqilg'i.
Agar samolyot ruxsat etilgan maksimal tezlikda uchsa, u holda havo zichligi qaysi balandlikda uni eng yaxshi aerodinamik sifat bilan ta'minlaydi. Parvoz vaqtida maksimal tezlikda optimal balandlik va maksimal balandlikda optimal tezlik oʻzgarishi mumkin.
Chardoshlik
Maksimal chidamlilik tezligi (ya'ni havoda bo'lgan vaqt) - minimal yoqilg'i sarfi tezligi va maksimal masofa uchun kamroq tezlik. Yoqilg'i iste'moli kerakli quvvat va dvigatel uchun solishtirma yoqilg'i sarfi (kuch birligi uchun yoqilg'i sarfi) mahsuloti sifatida hisoblanadi. Kerakli quvvat tortish vaqtiga teng.
Tarix
Zamonaviy aerodinamikaning rivojlanishi faqat XVII yilda boshlanganasrlar davomida, ammo aerodinamik kuchlar odamlar tomonidan ming yillar davomida yelkanli qayiqlarda va shamol tegirmonlarida ishlatilgan va parvoz tasvirlari va hikoyalari barcha tarixiy hujjatlar va san'at asarlarida, masalan, Ikar va Daedalus haqidagi qadimgi yunon afsonalarida uchraydi. Kontinuum, qarshilik va bosim gradientlarining asosiy tushunchalari Aristotel va Arximed asarlarida uchraydi.
1726 yilda ser Isaak Nyuton havo qarshiligi nazariyasini yaratgan birinchi shaxs bo'lib, uni aerodinamik sifatlar haqidagi birinchi dalillardan biriga aylantirdi. Gollandiyalik-shveytsariyalik matematik Daniel Bernoulli 1738 yilda "Gidrodinamika" deb nomlangan risolani yozgan, unda u siqilmaydigan oqim uchun bosim, zichlik va oqim tezligi o'rtasidagi fundamental bog'liqlikni tasvirlab bergan, bugungi kunda Bernulli printsipi sifatida tanilgan, bu aerodinamik ko'tarilishni hisoblashning bir usulini ta'minlaydi. 1757 yilda Leonhard Eyler siqiladigan va siqilmaydigan oqimlarga qo'llanilishi mumkin bo'lgan umumiy Eyler tenglamalarini nashr etdi. Eyler tenglamalari 1800-yillarning birinchi yarmida yopishqoqlikning ta'sirini o'z ichiga olgan holda kengaytirildi va Navier-Stokes tenglamalarini keltirib chiqardi. Qutbning aerodinamik unumdorligi/aerodinamik sifati xuddi shu vaqtda aniqlangan.
Aka-uka Raytlar oʻzlarining shamol tunnellarida olib borilgan tadqiqotlar kabi voqealarga asoslanib, 1903-yil 17-dekabrda birinchi samolyotni uchishgan.
Aerodinamika turlari
Aerodinamik muammolar oqim sharoitlari yoki oqim xususiyatlari, jumladan tezlik, siqilish va yopishqoqlik kabi xususiyatlar bo'yicha tasniflanadi. Ular ko'pincha ikki turga bo'linadi:
- Tashqi aerodinamika turli shakldagi qattiq jismlar atrofidagi oqimlarni oʻrganadi. Tashqi aerodinamikaga misol sifatida samolyotda ko‘tarilish va tortish yoki raketaning burni oldida hosil bo‘ladigan zarba to‘lqinlarini baholash mumkin.
- Ichki aerodinamika qattiq jismlardagi oʻtish joylaridan oqib oʻtishni oʻrganadi. Masalan, ichki aerodinamika reaktiv dvigatel yoki konditsioner mo‘ri orqali havo oqimini o‘rganishni o‘z ichiga oladi.
Aerodinamik muammolarni tovush tezligidan past yoki yaqin oqim tezligiga qarab ham tasniflash mumkin.
Muammo deb ataladi:
- subsonik, agar muammodagi barcha tezliklar tovush tezligidan past boʻlsa;
- transonik, agar tovush tezligidan past va undan yuqori tezliklar mavjud boʻlsa (odatda xarakteristik tezlik tovush tezligiga taxminan teng boʻlganda);
- supersonik, xarakterli oqim tezligi tovush tezligidan katta bo'lganda;
- gipersonik, qachonki oqim tezligi tovush tezligidan ancha katta boʻlsa.
Aerodinamistlar gipertovush oqimining aniq ta'rifi bo'yicha kelishmaydi.
Qovushqoqlikning oqimga ta'siri uchinchi tasnifni talab qiladi. Ba'zi muammolar faqat juda kichik yopishqoq ta'sirga ega bo'lishi mumkin, bu holda yopishqoqlik ahamiyatsiz deb hisoblanishi mumkin. Ushbu muammolarga yaqinlashishlar inviscid deb ataladioqimlari. Yopishqoqligini e'tiborsiz qoldirib bo'lmaydigan oqimlar yopishqoq oqimlar deb ataladi.
siqilish
Siqilmaydigan oqim - bu zichligi vaqt va makonda doimiy bo'lgan oqim. Barcha haqiqiy suyuqliklar siqilsa-da, zichlik o'zgarishining ta'siri hisoblangan natijalarda faqat kichik o'zgarishlarga olib keladigan bo'lsa, oqim ko'pincha siqilmaydigan deb taxmin qilinadi. Bu oqim tezligi tovush tezligidan ancha past bo'lsa, ehtimol. Siqilishning ta'siri tovush tezligiga yaqin yoki undan yuqori tezlikda sezilarliroqdir. Mach raqami siqilmasligi ehtimolini baholash uchun ishlatiladi, aks holda siqilish effektlari kiritilishi kerak.
Aerodinamika nazariyasiga ko'ra, oqim chizig'i bo'ylab zichlik o'zgarsa, oqim siqiladigan deb hisoblanadi. Bu shuni anglatadiki, siqilmaydigan oqimdan farqli o'laroq, zichlikdagi o'zgarishlar hisobga olinadi. Umuman olganda, bu oqimning bir qismi yoki butun qismining Mach soni 0,3 dan oshganda sodir bo'ladi.0,3 Mach qiymati ancha ixtiyoriydir, lekin u ishlatiladi, chunki bu qiymatdan pastroq gaz oqimi zichligi 5% dan kam o'zgarishlarni ko'rsatadi. Bundan tashqari, maksimal zichlikning 5% o'zgarishi turg'unlik nuqtasida (oqim tezligi nolga teng bo'lgan ob'ektdagi nuqta) sodir bo'ladi, ob'ektning qolgan qismi atrofidagi zichlik esa ancha past bo'ladi. Transonik, supersonik va gipertovushli oqimlarning hammasi siqiladi.
Xulosa
Aerodinamika bugungi kunda dunyodagi eng muhim fanlardan biridir. U bizni ta'minlaydisifatli samolyotlar, kemalar, avtomashinalar va komik transport vositalarini qurish. Bu zamonaviy qurol turlarini - ballistik raketalar, kuchaytirgichlar, torpedalar va dronlarni yaratishda katta rol o'ynaydi. Agar aerodinamik sifatning zamonaviy ilg'or kontseptsiyalari bo'lmaganida bularning barchasi imkonsiz bo'lar edi.
Shunday qilib, maqola mavzusi haqidagi gʻoyalar Ikar haqidagi goʻzal, ammo sodda xayollardan oʻtgan asrning boshlarida paydo boʻlgan funktsional va chinakam ishlaydigan samolyotga oʻzgardi. Bugun biz hayotimizni avtomobillar, kemalar va samolyotlarsiz tasavvur qila olmaymiz va bu transport vositalari aerodinamikadagi yangi yutuqlar bilan takomillashishda davom etmoqda.
Planerlarning aerodinamik fazilatlari o'z davridagi haqiqiy yutuq edi. Dastlab bu sohadagi barcha kashfiyotlar fransuz va nemis matematiklari tomonidan oʻz laboratoriyalarida olib borilgan mavhum, baʼzan voqelikdan ajralgan nazariy hisob-kitoblar yordamida qilingan. Keyinchalik, ularning barcha formulalari kelajakdagi samolyotlarning ideal shakli va tezligini hisoblash kabi boshqa, fantastikroq (18-asr standartlari bo'yicha) maqsadlarda ishlatilgan. 19-asrda bu qurilmalar ko'p miqdorda qurila boshlandi, planerlar va havo kemalaridan boshlab, evropaliklar asta-sekin samolyotlar qurishga o'tdilar. Ikkinchisi birinchi marta faqat harbiy maqsadlarda ishlatilgan. Birinchi jahon urushidagi eyslar havoda hukmronlik masalasi har qanday mamlakat uchun qanchalik muhimligini ko'rsatdi va urushlararo davr muhandislari bunday samolyotlar nafaqat harbiylar, balki tinch aholi uchun ham samarali ekanligini aniqladilar.maqsadlar. Vaqt o'tishi bilan fuqarolik aviatsiyasi hayotimizga mustahkam kirdi va bugungi kunda birorta ham davlat busiz qila olmaydi.
