Nostovoima

nostovoima

Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa

Nostovoima on aerodynaamisen kokonaisvoiman komponentti, joka on kohtisuorassa kehon nopeusvektoriin nähden neste- tai kaasuvirrassa, mikä johtuu kehon ympärillä olevan virtauksen epäsymmetriasta. Aerodynaaminen kokonaisvoima on siiven kantosiiven ääriviivan ympärillä olevan paineen integraali .

${\mathbf {Y}}+{\mathbf {P}}=\oint \limits _({\partial \Omega }}p{\mathbf {n}}\;d\partial \Omega$

missä:

Y on nostovoima,
P - työntövoima ,
$\osittainen \Omega$ - profiilin raja,
p on painearvo,
n - profiili normaali

Žukovskin lauseen mukaan nostovoiman suuruus on verrannollinen väliaineen tiheyteen, virtausnopeuteen ja kiertovirtauksen nopeuteen.

Nostovoiman syntyminen voidaan selittää suunnilleen sillä, että siiven ympärillä nollasta poikkeavassa iskukulmassa virtaavan kaasun inertian ja viskositeetin vuoksi positiivisen iskukulman puolelta tulevan kaasun täytyy kiihdyttää, voittamalla hitaus, saadakseen kiinni siiven "karkaavaan" pintaan ja toisaalta kutistua kulkupinnan vaikutuksesta. Tämän seurauksena meillä on seuraavat nostovoiman komponentit:

toisaalta kaasun virtauksen suunnan muutos ja sen kiihtyvyys, toisaalta hidastuminen ja niitä tasapainotetaan nostovoimalla liikemäärän säilymisen lain mukaisesti .
harventumista vastaava paine-ero siiven toisella puolella ja puristus toisella puolella aiheuttaa positiiviseen iskukulmaan suuntautuvan voiman ilmentymisen.

Voit lukea lisää väliaineen nopeuksien, paineen, inertian ja viskositeetin kenttien välisestä yhteydestä Bernoulli -yhtälöiden ja Navier-Stokes-yhtälön kuvauksesta .

Jos ilmavirtausnopeus siiven yläpuolella on suurempi kuin siiven alla oleva ilmavirtausnopeus , niin tämä vastaa Bernoullin yhtälön mukaan paineen laskua . Nostovoima voidaan laskea kaavalla , jossa on ilman tiheys ja on siiven pinta-ala. Ilmaisulla ilmavirran nopeus suhteessa siiven läpi ja kiertovirtauksen nopeus läpi saadaan , , — Žukovskin kaava [2] . ${\displaystyle v_{1))$ ${\displaystyle v_{2))$ ${\displaystyle \Delta p=p_{2}-p_{1))$ $F_{p}=(p_{2}-p_{1})S={\frac {\rho }{2))(v_{1}^{2}-v_{2}^{2} )S$ $\rho$ $S$ $u$ $v$ $v_{1}=u+v$ $v_{2}=uv$ $F_{p}={\frac {\rho }{2}}(v_{1}^{2}-v_{2}^{2})S={\frac {\rho }{2} }(v_{1}+v_{2})(v_{1}-v_{2})S={\frac {\rho }{2}}2u2vS=2{\rho }Svu$

Nostokerroin

Nostokerroin on mittaton suure, joka kuvaa tietyn profiilin siiven nostovoimaa tunnetussa kohtauskulmassa . Kerroin määritetään kokeellisesti tuulitunnelissa tai Žukovskin lauseen mukaan .

John Smeaton laski jo 1700-luvulla nostovoiman laskentakaavalle nostokorjauskertoimen (jäljempänä Smeatonin kerroin , ei ilmoitettu kaavassa). Kaava näyttää tältä [3] :

Y=C_{y}{\frac {\rho V^{2}}{2}}S

missä:

Y

- nostovoima (N),

C_{y}

- nostokerroin iskukulmasta riippuen (saatu empiirisesti eri siipiprofiileille),

\rho

— ilman tiheys lentokorkeudessa (kg/m³),

V

— vastaantulevan virtauksen nopeus (m/s),

S

on ominaispinta-ala (m²).

Vastuksen laskentakaava on samanlainen kuin edellä, paitsi että vastuskerrointa käytetään nostokertoimen sijasta . $C_{x}$ $C_{y}$

Korjauskerroin, jonka arvo Smeatonin laskelmien mukaan oli 1,005, on ollut käytössä yli 100 vuotta, ja vain Wrightin veljesten kokeet, joiden aikana he havaitsivat, että purjelentokoneisiin vaikuttava nostovoima oli laskettua heikompi, on tehty. "Smeaton-kerroin" on mahdollista tarkentaa arvoon 1 0033.

Muistiinpanot

↑ Ilmavirtaus siiven poikki . Haettu 15. huhtikuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 27. huhtikuuta 2021.
↑ Kabardin O. F., Orlov V. A., Ponomareva A. V. Fysiikan valinnainen kurssi. 8. luokka. - M .: Koulutus , 1985. - Levikki 143 500 kappaletta. - S. 151-152.
↑ Clancy LJ Aerodynamiikka, jakso 4.15

Linkit

Lentokoneessa vaikuttavat voimat
nostovoima Painovoima työntövoima Raahata