![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
Entry tags:
Подъемная сила
Попался видосик о подъемной силе https://youtu.be/M1qfbsKzPrE Смотрится интересно. Как раз обсуждается вопрос – от чего подъемная сила – от Ньютона или Бернулли? Т.е. от угла атаки или несимметричного профиля. Речь о том, что есть популярное школьное объяснение подъемной силы – сверху путь длиннее, воздуху надо быстрее бежать, чтобы встретиться с нижним потоком. А раз скорость выше, давление меньше, вот и подъемная сила.
Авторы хорошо доказали, что от угла атаки подъемная сила зависит. Что очевидно и так – и воздушные змеи летают, и паруса работают, и бумажные самолетики. Да и просто рука на скорости ощущает.
А вот что подъемная сила зависит от несимметричности профиля – нет, не доказали. Утверждение, якобы при нулевом угле атаки уже есть подъемное сила – спорное, т.к. непонятно как они посчитали этот угол. По нижней грани? По верхней? Есть предположение, что по самым удаленным точкам, но тогда чуть меняем форму передней кромки и угол атаки «меняется», хотя сам профиль не меняет положение.
Меня бы убедил такой эксперимент. Про симметричный профиль все ок. Но сделать еще несколько несимметричных профилей разной степени толщины. Т.е. отрезать от цилиндра продольные слои разной толщины, вплоть до половинки. Согласно теории, в этом случае путь наиболее удаленный, то и подъемная сила должна быть максимальной. А еще сделать графики встречного сопротивления.
Я практически уверен, что если подъемная сила от выпуклого профиля и будет, то небольшой. Но если задать угол атаки симметричного профиля для той же подъемной силы, то его встречное сопротивление будет гораздо меньше.
Иными словами, я предполагаю, что в идеальном мире идеальный был бы профиль нулевой толщины. Но реальное крыло должно обладать прочностью и жесткостью, поэтому нулевой уже не выйдет. А главное – при плоском профиле поток будет срываться сразу за передней кромкой. И вот чтобы он не срывался ни спереди, ни сзади, крыло и делают такой формы. Не ради подъемной силы, а ради уменьшения встречного сопротивления.
Полно картинок, что каплевидная форма эффективней. А обратная капля, острием вперед – нет. Поэтому и крыло задом наперед будет тормозить, хотя казалось бы верхняя часть так и осталась длиннее. Даже авто делают формой, похожей на профиль крыла, и совсем не ради подъемной силы, а ради снижения лобового сопротивления.
Чувак привел некие цифры: «воздух в пограничном слое разрежается и давление в данном слое ЛОКАЛЬНО становится МЕНЬШЕ атмосферного (примерно на -0,4%). Вот эта разница давлений и образует УДЕЛЬНОЕ давление на крыло (примерно Р=80кгс/м²).» По поводу самой идеи подъемной силы за счет профиля, он сказал «автор очередной жертвой современной теоретической аэродинамики, которая на самом деле является лженаукой». Крайне удивительно то, что автор согласился! Чуть ли не первый раз на моей памяти, когда автор признал ошибку.
Авторы хорошо доказали, что от угла атаки подъемная сила зависит. Что очевидно и так – и воздушные змеи летают, и паруса работают, и бумажные самолетики. Да и просто рука на скорости ощущает.
А вот что подъемная сила зависит от несимметричности профиля – нет, не доказали. Утверждение, якобы при нулевом угле атаки уже есть подъемное сила – спорное, т.к. непонятно как они посчитали этот угол. По нижней грани? По верхней? Есть предположение, что по самым удаленным точкам, но тогда чуть меняем форму передней кромки и угол атаки «меняется», хотя сам профиль не меняет положение.
Меня бы убедил такой эксперимент. Про симметричный профиль все ок. Но сделать еще несколько несимметричных профилей разной степени толщины. Т.е. отрезать от цилиндра продольные слои разной толщины, вплоть до половинки. Согласно теории, в этом случае путь наиболее удаленный, то и подъемная сила должна быть максимальной. А еще сделать графики встречного сопротивления.
Я практически уверен, что если подъемная сила от выпуклого профиля и будет, то небольшой. Но если задать угол атаки симметричного профиля для той же подъемной силы, то его встречное сопротивление будет гораздо меньше.
Иными словами, я предполагаю, что в идеальном мире идеальный был бы профиль нулевой толщины. Но реальное крыло должно обладать прочностью и жесткостью, поэтому нулевой уже не выйдет. А главное – при плоском профиле поток будет срываться сразу за передней кромкой. И вот чтобы он не срывался ни спереди, ни сзади, крыло и делают такой формы. Не ради подъемной силы, а ради уменьшения встречного сопротивления.
Полно картинок, что каплевидная форма эффективней. А обратная капля, острием вперед – нет. Поэтому и крыло задом наперед будет тормозить, хотя казалось бы верхняя часть так и осталась длиннее. Даже авто делают формой, похожей на профиль крыла, и совсем не ради подъемной силы, а ради снижения лобового сопротивления.
Чувак привел некие цифры: «воздух в пограничном слое разрежается и давление в данном слое ЛОКАЛЬНО становится МЕНЬШЕ атмосферного (примерно на -0,4%). Вот эта разница давлений и образует УДЕЛЬНОЕ давление на крыло (примерно Р=80кгс/м²).» По поводу самой идеи подъемной силы за счет профиля, он сказал «автор очередной жертвой современной теоретической аэродинамики, которая на самом деле является лженаукой». Крайне удивительно то, что автор согласился! Чуть ли не первый раз на моей памяти, когда автор признал ошибку.
no subject
Поищите в жж biglebowsky, у него было на эту тему, с различными ссылками. Было давно.
no subject
Я слишком тупой, а автор слишком умный, поэтому я ничего не понял. Но вроде как он за Ньютона :-) Во всяком случае его в этом обвиняют.
"... изогнутое крыло нулевой толщины. Оно будет прекрасно работать, но только на расчетном угле атаке...".
Т.е. подъемная сила отнюдь не из-за толщины профиля. Она потом используется, но не как единственный или основной способ создания подъемной силы.
no subject
Где-то в книжках по авиамоделизму, которые видел в интернете, был самолетик, в котором крыло из бумаги вырезалось и вставлялось в фюзеляж, и фюзеляж придавал плоскому крылу профиль. Получалось то, о чем вы говорите - плоское крыло, имеющее жесткость за счет изгиба.
Самолетик, если его сделать максимально аккуратно, летал прекрасно! Но угол атаки у крыла там был.
Них в видео с цилиндром, запущенным с резинки, очень интересный эксперимент.
no subject
no subject
В дельтаплане не плоское. Сейчас даже в парапланах профилированные, насколько знаю.
no subject
no subject
берем плоскость и гнем ее. В моей картине мире это - плоское крыло. Но при этом - профилированное.
Виндсерфинг - крыло плоское и профилировнное. Толщиной мачты принебрегаем. Где-то на формуах российских лет 20 назад видел фоты профилированных парусов, но они не прижились.
В дельтапланах. Я щас посмотрел ютуб - бывает по-разному. Простые дельтапланы действительно имеют плоские крылья. Бывает и комбинированная схема, когда около 50% это двухсторонний профиль.
no subject
no subject
Тем не менее, за примерно полтора века развития авиации ничего лучшего, чем предкрілки-закрілки, єлевоні-єлероні, и прочей механизации кріла, так и не нашли.
no subject
Вообще сложно начать отрицать то, что со школы впиталось как "очевидное".
Про теоретическую аэродинамику классно. Что ж такое получается, все эти специалисты врали нам, друг за другом?
Ну и почему именно крыло? Как насчёт паруса? Как насчёт турбинных лопаток (но не лопастей)? У лопатки необходимый профиль зависит от скорости потока. У сверхзвуковых вообще задний край вверх загибается почему-то.
no subject
В школе учили - но физику процессов интуитивно так и не поняли.
no subject
no subject
Есть обе составляющих, общая подьемная сила это компонента, вносимая наклоном, плюс компонента вносимая профилем.
Компонента профиля - ну я никогда не считал, аэродинамика не моя профессия. Оценочно - там можно и 5% получить и 50%.
Делал авиамодели с плоскими крыльями, с профилированными-плоскими - и с не-плоскими. Не так чтоб очень много, но делал. Могу одно сказать: профилированные-не_плоские крылья летают значительно лучше профилированных-плоских. Но, чем меньше скорость, тем более "плоским" с точки зрения толщины профиля допустимо делать крыло, а сама профилизация нужна. Комнатные модели класса F1D (пример https://www.youtube.com/watch?v=sVaDvS33Z5Q ) имеют плоские-профилированные крылья, видимо потому, что для тех скоростей компоненты, вносимой толщиной профиля, нет. Но опять же - там на соревнованиях тех идет оптимизация по времени полета. Если соревнования будут требовать оптимизацию по расстоянию или скорости, то все надо делать по-другому.
Воздушная среда - она такая, что на разных скоростях решающее воздействие начинают оказывать те или иные эффекты, в зависимости от скорости.
Планера F-1-A и резномоторки F-1-B делают c выпукло-вогнутыми профилями. Зачем? Вверху понятно - как нас учат физики, больше путь = больше скорость, а зачем внизу делать вогнутое? таймерные F-1-C - внизу плоский профиль. Хотя бывает и выпуклый. Кстати, а турбулизатор клеить зачем, ведь нас учат, что турбулентности это плохо. А там крыло работает в очень хитрых и нежных режимах.
no subject
no subject
Правильно говорить "я не видел убедительного опыта, который это доказывает"
> Сам тезис, якобы верхний и нижний потоки должны встретиться у задней кромки - ошибочный.
из отсутствия факта их встречи не следует, что профиль не вносит подъемную силу.
Ваша ссылка 7:00
Речь о том, что даже если потоки встретились бы, это означало бы, что верхний поток прошел более длинный путь.
Если бы верхний поток двигался с той же скоростью, он был бы правей
Если бы верхний поток двигался еще быстрей, он был бы левей
Как видно из картинки, он левей.
ну то есть - окей, они не встречаются. Верхний еще быстрей, чем мы думали.
> Профиль снижает торможение, турбулентности, какие-то еще фишки, но не создает подъемную силу.
А поляры наиболее известных профилей давно известны, и есть в открытом доступе. Вот например clark-y
(почему то из вики картинка не вставляется. вот просто ссылка, смотреть синий график)
https://en.wikipedia.org/wiki/Drag_curve#/media/File:Lift_drag_graph.JPG
взято из статьи https://en.wikipedia.org/wiki/Drag_curve
сейчас не начало века, не заря авиации. Матаппарат давно существует.
Да и продуть в трубе профиль может каждый школьник. Там всего-то надо - труба канализационная, вентилятор, два тензодатчика (подъемная сила+лобовое сопротивление), и некоторое количество палок чтобы крыло подвесить. И если хочется стильно-модно-молодежно - ардуина + датчик скорости потока, и несколько серв/шаговиков. Но и без этого можно. Ничего там нет сложного, установка собирается в гараже за день-два. Можно вообще в столярке заказать трубу квадратного сечения ~ 50х50см - будет аппарат как у братьев райт, можно будет продувать крылья побольше. Поэтому занимать позицию "а власти подговорили физиков" крайне странно. Эти опыты проводило множество людей, в разных странах, в разное время.
Теперь про ваш аргумент: "а можно хорду в профиле не так провести". Вот профиль http://airfoiltools.com/airfoil/details?airfoil=clarky-il и он изображен без угла атаки, горизонтально. Из ссылок віше мы знаем, что нулевая сила у него при угле -5 градусов. Вот я вам в гимпе сделал -5 и провел горизонталь:
Вот это ноль подъемной силы. Выглядит странно конечно, но по графикам внизу там даже ноль не при -5 а где-то при -7.
no subject
no subject
Я просто вспомнил, что у него был интересный пост - и дал ссылку. Ошибается он или нет - я без понятия. И я даже не помню, в чем была суть его идей. Наверное, мне нужно было сразу об это сказать.
Если бы сейчас была эпоха зари авиации - ну я б пригласил желающих, мы бы построили трубу эту, и продували бы в ней по выходным разные профили.
Если бы я был директором кб авиазавода, я бы построил из кирпича тоннель, очень желательно в масштабе 1 к 1 и меньших, и продували бы.
Я интуитивно не понимаю, как профиль на картинке выше при углах более -5 но менее -1 может давать положительную подъемную силу. И конечно, мы бы это проверили сами. Ну и сопло Лаваля работает контр-интуитивно, но это не тема этого поста.
Но сейчас такие времена, этот этап давно прошли. Если оно написано, а тебе кажется, что физика должна работать по-другому, то скорей всего это тебе кажется.
no subject
no subject
no subject
no subject
no subject
no subject
Вопрос "от чего подъемная сила – от Ньютона или Бернулли?" глупый, потому что правильный ответ - "от обоих двух". Цель, кстати, не в том, чтобы просто получить максимальную подъемную силу, а чтобы получить наилучший аэродинамический коэффициент, т.е. отношение подъемной силы к силе сопротивления.
no subject
Спор в другом - подъемная сила от угла атаки или же несимметричного профиля (типа сверху длиннее, бежит быстрее, поэтому и давление ниже). То, что летает и на плоских, и на симметричных народ не убеждает. Повторяют мантру про профиль.
no subject
Тонкими профилями крыла увлекались братья Райт, и за ними много кто до 1-й МВ. Потом пришел Фоккер и придумал толстые крылья, которые дали большую подъемную силу при меньшем сопротивлении. Почему у братьев Райт был другой реультат? Потому что братья Райт экспериментировали на маленьких модельках и прямо переносили с них результаты, не поняв законы масшбатирования в аэродинамике (см. "число Рейнольдса"). Модели Братьев Райт соответствовали околозвуковым режимам для самолетов нормального размера, где тонкие крылья действительно выгоднее.
Вопрос "от чего подъемная сила – от Ньютона или Бернулли?" глупый, потому что правильный ответ - "от обоих двух". Они взаимозаменяемы. Когда говорят что "Ньютон" - это молекулы воздуха бьются о наклонную нижнюю поверхность крыла, забывают подумать о том, что происходит с верхней поверхностью крыла. А там молекул воздуха нет (кроме случайно залетевших со стороны), потому что они стукнулись о нижнюю поверхность, отлетели вниз, и к верхней не долетели. Что это значит? Что над верхней поверхностью давление низкое, а под нижней - высокое. То есть, "Бернулли". Это просто два разных способа описать одно и то же явление.
Цель, кстати, не в том, чтобы просто получить максимальную подъемную силу, а чтобы получить наилучший аэродинамический коэффициент, т.е. отношение подъемной силы к силе сопротивления на целевой скорости. Тогда можно делать более маленькие крылья, которые дадут меньше сопротивления и меньше веса. Для закрылков-предкрылков эта эффективность не очень важна, поскольку они используются кратковременно, и там цель другая - заставить самолет хоть как-то летать на взлетно-посадочных скоростях. Для посадки дополнительное торможение даже полезно.
no subject
Чтобы не быть голословным, вот ссылка на такую мантру https://reaa.ru/threads/pod-yemnaya-sila.15266/ Второй коммент:
"Твой знакомый забыл о неразрывности потока, который набегает на профиль крыла и разделяется на поток сверху и снизу профиля. А это означает, что две точки, идущие вместе в потоке до встречи с профилем, после встречи одна идет по верхней части профиля, а вторая по нижней и в конце профиля они опять соединяются. Из этого следует, что верхняя точка имеет большую скорость, чем нижняя и соответственно из теоремы Бернулли следует, что над верхней частью профиля скорость больше, чем под нижней и, соответственно, давление в верхней части меньше, чем под нижней. Вот эта разность давлений и создает подъемную силу. Рекомендую Вашему знакомому ознакомиться с каким-нибудь учебником по экспериментальной аэродинамике для старшеклассников. Там все это расписано более доходчиво. А все, что он там накрутил со своими формулами, так это все тоже самое, только вид сбоку."
В реальности же, даже если профиль перевернуть, т.е. длиннее будет по низу, самолет все-равно полетит. Плохо, неэффективно, но полетит. И да, ссылка на "учебником по экспериментальной аэродинамике для старшеклассников" справедливы. Там так и пишут, потом дети запоминают и повторяют.
no subject
no subject
no subject