Аэродинамика для чайников и учёных
О крыльях и крылышках
Крылья есть у насекомых, летающих рыбок, летучих мышей и у птиц, конечно. Были крылья и у летающих ящеров. Вопрос: «Как Природа смогла дать своим тварям идеальные крылья, если зачаточные крылья и крылышки могли всем им только мешать и никак не способствовать выживанию их обладателей?».
Этот вопрос «на засыпку» верующие иногда задают безбожникам или атеистам. Но посмотрите на снимок вверху и спросите свою бабушку: во что завёрнута эта летающая собачка – в крылья или в плащ-палатку?
Вот и на вопрос верующих у нас уже есть простой ответ: у всех настоящих крыльев, когда они были в недоразвитом или в зачаточном состоянии, было другое и очень полезное для их обладателей назначение: у летающих рыбок это были просто брюшные плавники, то есть рули глубины, которые есть почти у всех других рыб; у насекомых зачаточные крылья были в виде хитиновых защитных щитков, прикрывающих спинку; у летучих мышек – это небольшие накидки и демисезонные плащ-пальто от дождя и холода.
Птицы произошли от ящериц, то есть от пресмыкающихся, поэтому тут надо задаться вопросом: чем могли быть полезны недоразвитые крылья древним ящерам? Думается, они были им полезны тем же самым, чем были изначально полезны летучим мышам их маленькие накидки. Это раз.
Во-вторых, недоразвитые крылья уже могли быть полезны птеродактилю, например, как рули поперечной устойчивости при быстром беге на задних конечностях. И тут уместно сравнение ящериц, бегающих на двух лапках, с рыбами, способными при опасности подниматься на поверхность воды и «вставать на хвост». При таком очень быстром способе передвижения всё тело рыбы находится над водой, а погружённым в воду бывает только хвостовой плавник. Сопротивление воздуха движению тела в сотни раз меньше чем воды, что и является причиной резкого увеличения скорости рыбы при той же максимальной интенсивности работы хвостового плавника. Но при этом становится актуальным сохранение телом рыбы осевой и поперечной устойчивости. У предков летающих рыбок это были значительно увеличенные в размерах брюшные плавники, а у предков птеродактилей — перепонки между сильно вытянутыми фалангами пальцев на передних конечностях. Так что, в естественной природе элероны и закрылки могли появиться раньше самих крыльев.
В-третьих, Природа не знает, что вес тела равен произведению ускорения свободного падения на массу тела; для неё вес тела — это то, что мешает быстро бегать, высоко прыгать и даже летать. Так вот, недоразвитые крылышки уже способствовали уменьшению веса и быстро бегущей ящерицы, и быстро бегущей по поверхности воды рыбки. Дальше — больше. Увеличивающиеся в размерах плавники, накидки и крылышки позволили наконец божьей твари оторваться от земли и совершить, как говорят лётчики-испытатели, первый подскок и планирование. Первым планирующим полётам сухопутных животных могли способствовать возвышенности на поверхности земли и обрывы, а рыбки могли учиться полётам, прыгая с гребня высокой волны. Кто дальше всех пролетел по воздуху, тот и уцелел. Всё просто.
Но вот вопрос посложнее: «Почему Природа всегда стремилась дать своим тварям максимально плоские крылья, если по мнению Эйнштейна и Жуковского такие «беспрофили» вообще не могут создавать подъёмную силу?». Как известно, Эйнштейн и Жуковский – это теоретики горбатого профиля и отцы-основоположники современной научной аэродинамики, которую, если честно, уже никто не понимает, по причине чего и существует пресловутый «парадокс шмеля». Нам парадоксы ни к чему. и парадоксальным теории — тоже.
Об аэродинамике, которую знает Природа
Задача 1. Атмосферное давление в центре торнадо, к примеру, равно 500 мм р. с. Вопрос: какого веса должна быть крышка размерами метр на метр, обеспечивающая своим весом надёжное герметичное закрытие вертикального входа в убежище, если атмосферное давление внутри помещений убежища равно 756 мм р. с.? Ответ «навскидку»: вес крышки должен быть больше трёх тонн. Эта задачка решается в уме, если знать, что нормальное атмосферное давление — 10033 кг/м2. К примеру, если такой люк сделать из стали, то его толщина будет около 40 см.
Но если даже стальная дверь в принципе может летать, то всё остальное, что летает, может делать это по причине совсем небольшой асимметрии атмосферного давления на крыло. Действительно, если атмосферное давление со стороны одной из поверхностей крыла убрать, то со стороны противоположной поверхности сразу возникнет давление 10033 кг/м2. Да, 10 тонн на каждый квадратный метр поверхности крыла! Мы будем считать эту величину максимально возможной подъёмной силой. Но это только для простоты, так как на самом деле, как увидим, она может быть ещё в два раза больше.
Задача 2. На какой разнице атмосферного давления летают птицы и самолёты? К примеру, орёл весом 4 кг, имея «площадь несущих поверхностей» как раз 1 м2, почти неподвижно парит в вышине при положительной разнице атмосферных давлений на его крылья всего 0,04% от 1 кг/см2; АН-2 («кукурузник») летает горизонтально на разности 0,4%; а современному скоростному пассажирскому авиалайнеру для горизонтального полёта достаточно и 5% от 10000 кг/м2.
Как мы это узнали? Просто применили принцип пропорциональности Леонардо да Винчи и разделили вес самолёта или божьей твари на площадь крыльев, и всё. А математики считают, что подъёмная сила — это результат механического сопротивления воздушной среды атакующему крылу, и у математиков всё, что летает, летать не может по причине крайне не достаточной (в 6 раз меньше веса самолёта или божьей твари) подъёмной силы, вычисленной ими по самым надёжным математическим законам ньютоновской механики. Можете посмотреть по запросу «Парадокс шмеля», как математики из NASA и британские учёные вычисляли подъёмную силу. Ужас!
Идеальный аэродинамический профиль – это «беспрофиль», то есть плоское, как лезвие безопасной бритвы, крыло. Это для передовых инженеров уже аксиома и «новая аэродинамика», а Природа это знала ещё со времён первых насекомых и птеродактилей. Так вот, асимметричное атмосферное давление на совершенно плоское крыло возникает и при его нулевом угле наклона к вектору движения набегающего потока, если верхняя поверхность крыла испещрена микроскопическими неровностями, а нижняя – максимально гладкая. В воде «эффект хаоса над крылом» проявляется ещё значительно сильнее.
Это утверждение доказано самой эволюцией живой природы и передовой практикой авиастроения. Смотрим на расправленное крыло любой птицы: сверху оно бархатистое и может играть всеми цветами радуги, что физику говорит о дисперсии света на мельчайших неровностях на поверхности, а снизу – всегда очень плотное, гладкое и со стальным отливом. Смотрим на современный пассажирский «Боинг»: сверху он словно матовый, а снизу – зеркально гладкий. И пусть та положительная разница в атмосферных давлениях на крыло, которая возникает только по причине различного качества покрытий его аэродинамических поверхностей, будет и недостаточной для полёта, но именно она и позволит самолёту или божьей твари лететь горизонтально с меньшим углом атаки, то есть с меньшим лобовым сопротивлением, экономя силы и топливо.
Инженеры «Боинга» говорят, что уже экономят на эффекте «хаоса над крылом» до 7-ми процентов топлива, а это огромные деньги. Смотрите фотографии «Боингов» и читайте по запросу «Аэродинамика Боинг». Кожа акулы тоже только кажется гладкой, а на ощупь она сравнима с наждачной бумагой. Мельчайшие бугорки на коже акулы тоже способствуют образованию хаоса в поверхностном слое воды и уменьшению давления воды на акулу. И таких примеров «миллион».
Давление атмосферного потока на атакующий беспрофиль всегда меньше сверху и больше снизу по двум причинам: разрежения воздуха и хаоса в движении частиц потока над крылом и деформации и уплотнения упругого потока под крылом. И величина этой разницы пропорциональна скорости крыла или потока, а вектор атмосферного давления всегда перпендикулярен плоскости крыла. При вертикальном полёте спортивного самолёта подъёмная сила его крыльев стремится опрокинуть самолёт и увести его на «мёртвую петлю» (петлю Нестерова).
Как диагональ делит прямоугольник на два равных прямоугольных треугольника, так и атакующий беспрофиль делит воздушный поток на две равнозначные и самостоятельные причины возникновения подъёмной силы. То есть, любую из поверхностей крыла можно сделать параллельной продольной оси фюзеляжа и вектору тяги, противоположная ей причина возникновения подъёмной силы при этом сохранится. К примеру, на сверхзвуковых самолётах верхняя поверхность крыла делается параллельной продольной оси самолёта, а нижняя лишь слегка наклонена, образуя угол атаки примерно в 1 градус. Избыточная подъёмная сила, возникающая на больших скоростях, может быть очень опасной. У крыльев самых первых самолётов, казалось бы, была только одна аэродинамическая поверхность – нижняя, а верхом крыла была ничем не прикрытая «арматура»… Но и у этих крыльев уже была избыточная подъёмная сила, поэтому самолёты тогда часто кувыркались в воздухе, как турманы.
В рассуждениях Эйнштейна о подъёмной силе («Элементарная теория полёта и волн на воде») есть только верхняя горбатая поверхность крыла и есть закон Бернулли: мол, крыло делит набегающий поток на два потока, из которых верхний, огибающий горб, всегда несколько быстрее нижнего, а раз быстрее, то и меньше давление в нём. Но при этом ему ни разу не пришла в голову простая мысль вот о чём: при увеличении скорости крыла разница в скорости верхнего и нижнего потока остаётся той же самой, то есть 1/9-1/6; закон Бернулли действует и сверху, и снизу крыла. и как итог: при увеличении скорости самолёта подъёмная сила по закону Бернулли увеличиваться не может, то есть самолёт на горизонтальных горбатых крыльях просто-напросто не взлетит. И как авторитетные авиаторы ни пытались ему хоть что-то объяснить про угол атаки крыла и наклон всего самолёта к вектору движения воздушного потока, он лишь снисходительно посмеивался над ними. Смотрите переписку Эйнштейна с испытателем самолётов Паулем Георгом Эрхардтом. Дундуковость учёного всегда начинается с непонимания сущей простоты. и с желания выглядеть умным. А ведь ещё И.И. Кульнев в 1913 году, совершив свой затяжной горизонтальный полёт на перевёрнутой аэродинамике, доказал, что с хорошим движком и дверь полетит — был бы положительный угол атаки (перевёрнутый самолёт Кульнева летел горизонтально с опущенным хвостом).
Николай Жуковский понадеялся на большой горб посередине крыла, якобы порождающий сильные «присоединённые вихри» под крылом, которые якобы и толкают крыло снизу вверх. Такие вихри обнаружить не удалось. Самолёты Эйнштейна и Жуковского – «беременная утка» и «шестикрылый монстр доаэродинамического периода» — не полетели как раз по причине большого паразитного лобового сопротивления горбатых крыльев.
P.S. Совершенно плоские элементы в оперении новейших самолётов мы, уверен, ещё видим, как увидим и различное качество аэродинамических покрытий на наших отечественных самолётах.
Возможно, я был излишне краток. Но всё, что человек понимает, он когда-то понял сам. Желаю успехов!
Источник
Часть. 5. 1. Как самолет планирует на самом деле
Думаю этот вопрос покажется очень простым для тех, кто думает, что он знает аэродинамику. «Очень просто» — скажите Вы, летчик просто выбирает угол планирования и планирует, поддерживая при этом необходимую минимальную для планирования Скорость. «Что здесь такого непонятного-то?»
Но это только на первый взгляд все так просто и понятно, если в эту теоретическую подоплеку не влезать с головой. А на самом деле это очень интересная и полностью запутанная история. А запутанная она потому, что насквозь лживая от самого начала до самого конца. Смешно сказать, но современная теоретическая аэродинамика не имеет ни малейшего представления о том: как происходит планирование самолета на самом деле.
Связано это с тем, что современная теория не понимает что такое основные аэродинамические силы и куда они направлены на самом деле. Не побоюсь сказать, что раздел «ПЛАНИРОВАНИЕ САМОЛЕТА», который прописан во всех «учебниках» по аэродинамике – это самый глупый раздел в теоретической аэродинамике, с точки зрения фундаментальной Физики. А глупыми все эти теоретические выкладки на эту тему являются потому, что в них нет ни единой капли Физики.
Если поставить вопрос так: «Какой раздел из теоретической аэродинамики самый глупый?», то ответ прост и прямолинеен: «Раздел о том, как планирует самолет – это беспробудная глупость всех тех бездарностей от аэродинамики, которые этот раздел написали.»
Для начала, чтобы Вы были в курсе о чем идет речь, прочитайте данный раздел, вот ссылка:
А теперь я озвучу основной список основных глупостей, на основе которых родилась бредовая мифология о том, как планирует самолет:
1.Подъемная Сила (ПС) или ( Fy) — это сила которая ВСЕГДА перпендикулярна вектору Скорости набегающего потока.
2.Полная Аэродинамическая Сила (ПАС) или (F) при планировании ВСЕГДА направлена строго вертикально вверх.
3. При планировании Сила Лобового Сопротивления (СЛС) или (Fx) направлена на хвост самолета.
4.При планировании все силы попарно уравновешены, а самолет движется по инерции.
6.При планировании Масса самолета (m) не влияет на дальность планирования.
7.Коэффициент Качества крыла равен Коэффициенту планирования.
8.Наибольшая дальность планирования может быть достигнута при полете на наивыгоднейшем угле атаки.
«И что здесь не так?», спросите Вы меня – это истины, которые прописаны во всех «учебниках» по аэродинамике. Но на самом деле, это не истины, а глупости, которые прописаны во всех «учебниках » по аэродинамике и глупости эти лишены всякого здравого смысла. Это полное отсутствие понимания того, куда и как направлены аэродинамические силы при планировании. Это полное незнание Векторной Ньютоновской Физики и Физики как таковой.
Для того чтобы понять как планирует самолет на самом деле – забудьте все, что Вы знаете по данному вопросу, т.к. это не знания — это все СОФИЗМЫ, это все вбито нам в голову с детства, это то что называется зомбированием мозга.
В этой статье я остановлюсь только (для краткости) на первых трех глупостях, думаю для начала этого будет достаточно . . . и начнем мы все с чистого листа:
И Т А К:
Глупость№1. Или
Что такое ИСТИННАЯ Подъемная Сила (ПС) или (Fy) и куда она направлена.
Лично я не знаю, откуда родилась глупость про то, что (Fy) ВСЕГДА направлена Перпендикулярно набегающему потоку. У меня есть подозрение, что эта фраза является вольным пересказом из эффекта Магнуса о том, что: «Сила бокового смещения в эффекте Магнуса всегда перпендикулярна набегающему потоку». (сам эффект Магнуса я подробно описал в статье: «Часть.3 — Теория вихря от Жуковского Н.Е.»). Скажу только одно: У Магнуса опыты проходили с шаром (ядром) и у Магнуса была «Сила бокового смещения» перпендикулярная потоку. Но аэродинамику это не устраивало, т.к. вращение шара могло быть совершенно в разных плоскостях и по этой причине «Сила бокового смещения» могла быть направлена куда угодно. По этой причине шар заменили на цилиндр, а «Силу бокового смещения» на ПС.
На самом деле Вектор (Fy) никак не связан с вектором набегающего потока, и вот почему:
Фундаментальное предназначение (Fy) заключается в «Компенсации» Силы Тяжести (mg), а это означает, что (Fy) может быть направлена только СТРОГО ВЕРТИКАЛЬНО ВВЕРХ и ни как иначе, т.к. Сила тяжести ВСЕГДА направлена СТРОГО ВЕРТИКАЛЬНО ВНИЗ. Дело в том, что для того, чтобы силы могли компенсировать друг друга, они должны располагаться на одной оси, иначе у Вас ничего не получится. И надо очень четко понимать тот факт, что как бы Вы не крутили самолет в воздухе и как бы Вы не крутили оси координат для так называемого «удобства расчета», то т.к. Сила тяжести ВСЕГДА будет направлена СТРОГО ВЕРТИКАЛЬНО ВНИЗ, то и истинная (Fy) ВСЕГДА будет направлена СТРОГО ВЕРТИКАЛЬНО ВВЕРХ.
Есть правда маленькое НО! Человек не придумал название Силе, которая действует строго вертикально вниз, слово «внизСходящая» или «внизХодящая» или «Опускающая сила» не приживаются из-за своей корявости произношения. Поэтому мы привыкли такую силу называть или «отрицательная ПС» или «ПС со знаком минус». Но хрен редьки не слаще. От того, что мы так привыкли, не дает нам право направлять Подъемную силу хрен знает куда. Поэтому, если Вы поставите мне на вид, что ПС может быть направлена строго вертикально вниз (для случая с антикрылом например), то я вам скажу, что это от лукавого и было бы лучше если бы Вы придумали для Силы направленной строго вертикально вниз (для случая с антикрылом например), какое ни будь нормальное (другое) название.
Давайте представим себе такую историю. Берем ослика и кладем на него железобетонную плиту. Ослика под тяжестью плиты «раздавливает» в мокрое место, а что мы? А мы с высшим аэродинамическим образованием и осознанием дела на полном серьезе будем объяснять хозяину ослика, что его питомца раздавила ПС со знаком минус? Так что-ли? Потому что мы так привыкли, привыкли поворачивать ПС хрен знает куда и называть все что не попадя ПС. Малограмотный хозяин ослика покрутит нам пальцем у виска и будет прав!
А теперь другая история: Представьте, что самолет пикирует строго вертикально вниз. Куда направлена ПС? По всем «законам аэродинамики» — в горизонт! А что мы? А мы верим в эту хрень! А почему бы и нет, ведь ПС раздавила ослика действуя к центру Земли, почему теперь она не может быть направлена в горизонт?
Вот так и делают из нас идиотов:
— Сначала заставляют вызубрить наизусть тупую фразу: «Подъемная сила ВСЕГДА перпендикулярна набегающему потоку», а затем приучают нас к мысли, что ПС может быть направлена хрен знает куда.
Теперь душещипательная история из аэродинамики, которая лично меня поражает своей тупостью. Знаете ли Вы, что аэродинамика отказывает круглому неуправляемому парашюту в ПС, т.е. в открытую заявляет о том, что у круглого парашюта типа Д-5 или Д-6 Подъемной силы НЕТ.
Логика просто железобетонная: «т.к. ПС всегда перпендикулярна набегающему потоку, то круглый парашют при наличии ПС должен начинать смещаться по горизонту (берем полный штиль). А парашют при снижении не смещается по горизонту – значит ПС у круглого парашюта НЕТ.»
А что на самом деле с точки зрения Физики? А на самом деле ПС у круглого парашюта равна ПАС, т.к. ПС является проекцией от ПАС на вертикальную ось Y, формула:
Fy = F * Cos(b), где (b) – это угол между ПАС и вертикалью.
А теперь давайте зайдем в интернет и попробуем найти определение: «А что такое ПС.»
«Подъёмная сила — составляющая полной аэродинамической силы, перпендикулярная вектору скорости движения тела в потоке жидкости или газа, возникающая в результате несимметричности обтекания тела потоком». . . . (из интернета)
Начнем с хвоста: «возникающая в результате несимметричности обтекания тела потоком».
Очень интересно, хочется спросить у горе-составителей данного текста: «а если обтекание будет симметричным, то что? ПС не будет? А если мы в аэродинамическую трубу поместим лист фанеры под углом атаки +20° и площадью 6м2, и дунем на него потоком 50м/сек (к примеру), то что у данного листа фанеры не будет ПС?»
Конечно-же будет и она будет огромной. Так зачем писать такой бред?
Теперь середина: «перпендикулярная вектору скорости движения тела в потоке»
Очень интересно, хочется спросить горе-составителей данного текста: «А на основании какого закона Физики или физического явления ПС должна формировать свой вектор под перпендикуляром к вектору скорости потока? И главное куда? Вверх или вниз, вправо или влево? Маразм заключается еще и в том, что любую перпендикулярную плоскость к потоку можно разбить на сектора по 1-му градусу, т.е. на 360°, и каждый вектор по каждому градусу будет являться перпендикуляром к потоку! Так куда направлена ПС, по какому перпендикулярному градусу из 360-ти? Я уже молчу о том, что градусы можно разбить на минуты и на секунды.
И ответа на данный вопрос Вы не получите, т.к. это утверждение о перпендикулярности просто- напросто является бредовым умозаключением, которое взято с потолка. Человека, который придумал эту ахинею, что ПС является перпендикуляром к вектору скорости набегающего потока – просто на просто посетила «белочка». У вектора ПС нет и не может быть никакой физической связи с вектором скорости потока. Эта выдумка теоретической аэродинамики, а точнее бред бездарностей которые абсолютно не знают Физику, это полная некомпетентность в данном вопросе со стороны современной теоретической аэродинамики. А процветает эта глупость по очень простой причине: она прописана во всех «учебниках» по аэродинамике, а нас с вами просто тупо заставляют заучить этот СОФИЗМ наизусть, как аксиому.
Теперь начало: «составляющая полной аэродинамической силы». Ну наконец-то начало проглядывать солнышко, через пелену мракобесия. Конечно же ПС — это составляющая Полной Аэродинамической Силы (ПАС), а точнее ее проекция на ВЕРТИКАЛЬНУЮ ось координат (Y). И здесь надо понимать, что ключевым словом, которого Вы нигде не найдете, является: «на ВЕРТИКАЛЬНУЮ ось координат». Вот разгадка истинной причины о том, что такое истинная ПС.
Поэтому повторю еще раз для наших чудо-физиков-теоретиков-аэродинамистов то, что они не знают и не понимают вообще:
Подъёмная сила – это проекция от ПАС на ВЕРТИКАЛЬНУЮ ось координат (Y).
Формула: Fy = F * cos(b), где
Fy – Подъемная сила (ПС).
F – Полная Аэродинамическая Сила (ПАС).
(b) – угол между вектором ПАС и ВЕРТИКАЛЬЮ (Вертикальной осью координат (Y)). Заметьте, что это не угол атаки, а угол между вектором ПАС и ВЕРТИКАЛЬЮ.
И как Вы можете видеть из формулы, в ней нет вектора Скорости потока, т.е. нет ни какой связи между Вектором скорости потока и Вектором ПС.
Вывод: Подъёмная сила – это проекция от ПАС на ВЕРТИКАЛЬНУЮ ось координат (Y) и по этой причине вектор Подъёмной силы ВСЕГДА направлен строго вертикально ВВЕРХ и не зависит ни от положения самолета в пространстве, ни от поворота осей координат, для так называемого «удобства расчета», ни от вектора скорости потока. Вот что такое фундаментальная Физика!
— — — —
Ранее я писал, что Фундаментальное предназначение (Fy) заключается в «Компенсации» Силы Тяжести (mg).
А что надо понимать под словом «Компенсация» Силы Тяжести?
«Компенсация» Силы тяжести может быть трех видов: Частичная, Полная и Избыточная.
Частичная – это когда Fy mg, мы получим набор высоты.
Итак подытожим: т.к. Сила тяжести ВСЕГДА направлена строго вертикально вниз, то компенсирующая ее истинная ПС – ВСЕГДА направлена строго вертикально вверх и их направления не зависят от положения самолета в пространстве и от того, куда и как Вы повернули оси координат для так называемого «удобства расчета» и не зависят от вектора скорости потока.
Вот что должен знать (на мой взгляд) человек, который уважает себя как человека разумного и который заявляет о том, что он знает ФИЗИКУ.
Глупость№2
или Куда направлена Полная Аэродинамическая Сила (ПАС)=(F) при планировании?
Первое, что мы должны знать, что на любом листе фанеры (плоская пластина) или на крыле (профиль) во время движения крыла через стоячий воздух или при обтекании стационарного крыла в аэротрубе искусственно созданным потоком — возникает ПАС (Полная аэродинамическая сила) = (F). И это единственная сила, которая возникает (образуется) на крыле. Вообще-то правильно ее следовало бы называть «Полная Сила Аэродинамического Сопротивления».
Второе и самое главное, что надо знать, что Вектор ПАС всегда «приблизительно» является ПЕРПЕНДИКУЛЯРОМ к Xорде или плоской пластины или крыла. По своей физической сущности ПАС – это «Сила реакции опоры». А слово «приблизительно» означает, что Вектор ПАС на самом деле лежит в диапазоне +6°. . .-4° от ПЕРПЕНДИКУЛЯРА к Хорде. Это зависит от профиля Крыла. Но для простоты восприятия и понимания принципа планирования самолета достаточно знать, что Вектор ПАС условно можно считать «перпендикуляром» к хорде крыла. Не буду вдаваться в доказательства данной истины, но для подтверждения своих слов скажу, что если проанализировать аэродинамические испытания плоских пластин и профилей крыльев в аэротрубе, т.е. проанализировать Су и Сх на различных углах атаки, то Вы легко убедитесь в том, что вектор ПАС – это или перпендикуляр к плоскости пластины (если речь идет о пластине) или «близкий перпендикуляр» к хорде крыла (если речь идет о профиле).
Итак!
Что мы имеем на самом деле? А на самом деле, как бы крыло не обдувал поток воздуха, ПАС на крыле будет формироваться под «перпендикуляром» к Хорде. Поэтому глупость о том, что при планировании ПАС будет ВСЕГДА направлена строго вертикально вверх можете забыть, т.к. эта глупость №2 придумана дураками для дураков, как и глупость №1.
Глупость№3
или куда направлена Сила Лобового Сопротивления (СЛС)= Fх при планировании.
Итак: После того как на крыле сформируется ПАС, дальше человек в силу своей хитрости применяет «мульку», которая называется: «для удобства расчета». Он строит классическую вертикально-горизонтальную систему координат (скоростную) и РАСКЛАДЫВАЕТ ПАС на проекцию по оси (Y) и на проекцию по оси (X), и получаются две проекции:
Fy = F * cos(b)
Fx = F * sin(b)
Где (b) – угол между Вектором ПАС и ВЕРТИКАЛЬЮ.
А дальше обзывает (Fy) Подъемной Силой и – (Fx) Силой Лобового Сопротивления.
(хотя правильнее (Fx) было бы назвать – «Силой бокового скольжения» или «Силой бокового смещения»). Это я вам рассказываю, чтобы Вы понимали, что во первых этих сил ПС и СЛС на самом деле нет, они выдуманные, т.к. математические, а во вторых: что на крыле создается только ПАС и ничего белее. Сама ПАС создается от набегающего потока, а набегающий поток от Силы тяги, роль которой при планировании выполняет сила тяжести (mg).
ИТАК:
Первое что надо сделать – это переименовать Силы , и дать им названия с точки зрения Физики, т.к. названия от аэродинамики зомбируют мозг (см. рисунок в начале статьи). Основная проблема состоит в том, что Сила Лобового сопротивления (СЛС) = Fx, на самом деле не всегда направлена против скорости ЛА. При планировании она направлена по ходу движения ЛА и не является силой сопротивления, а является силой которая создает и поддерживает самолнту скорость по горизонту. А настоящей силой полного аэродинамического сопротивления является наша с вами любимая (ПАС) = F.
ПАС = F – «Полная сила Аэродинамического Сопротивления», в место Полная Аэродинамическая Сила.
Fy = F * cos(b) – «Подъемная Сила», оставляем название как есть.
Fx = F * sin(b) – «Сила бокового Скольжения» или «Сила бокового смещения», в место Сила Лобового Сопротивления.
Вот теперь будет попроще, а именно:
У крыла есть «установочный угол» относительно строительной оси самолета. Сделано это для того, чтобы при нулевом тангаже в Горизонтальном Полете (ГП) крыло имело к потоку ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ угол атаки по ХОРДЕ. Давайте для примера возьмем угол атаки +6° при ГП.
Предположим, что наш самолет летит в ГП с тангажем равным нулю. При этом наше крыло будет стоять к потоку под углом +6° по Хорде. Так как Вектор Силы (F) это «близкий перпендикуляр» к Хорде крыла, то в нашем случае вектор силы (F), будет наклонен от вертикали в сторону хвоста самолета со смещением +6°, а «Сила бокового Скольжения = Fx », как проекция на ГОРИЗОНТАЛЬНУЮ ось (Х) будет направлена в горизонте в направлении «на хвост» самолета. Это классический случай,который Вы найдете на любой картинке в любом учебнике.
А теперь будьте повнимательней!
Так как Вектор Силы (F) это «близкий перпендикуляр» к Хорде крыла, то в случае Планирования самолета с тангажем -16° (к примеру) — вектор (F), будет наклонен от вертикали с наклоном в сторону НОСА самолета со смещением +10°, а «Сила бокового Скольжения = Fx », как проекция на ГОРИЗОНТАЛЬНУЮ ось (Х) будет направлена в горизонте на НОС самолета. Обратите внимание, что не на хвост (как нас учит аэродинамика), а по ходу самолета в сторону НОСА.
Именно «Сила бокового Скольжения = Fx », направленная в сторону НОСА самолета при планировании (в отсутствии тяги двигателя) создает и поддерживает Скорость самолета по горизонту. Поэтому при планировании Силы Лобового Сопротивления направленной на Хвост самолета НЕТ, т.е. те, кто рисует эту силу к хвосту самолета просто безграмотные люди. И еще что надо знать:, что при планировании в отсутствии силы тяги двигателя, роль силы тяги выполняет сила тяжести (mg), а теоретическая аэродинамика об этом даже не заикается.
— — — — — —
Вывод: Раздел «Планирование Самолета» в «учебниках» по аэродинамике писали люди абсолютно не знающие что такое Физика. Думаю, что это связано с обидой на Ньютона, после того как выяснилось что Формула Ньютона по расчету ПС давала результат в шесть раз меньше. И затаив обиду на Ньютона, «отцы аэродинамики» решили вообще не учить Ньютоновскую механику и за одно и Физику как таковую. Только так я могу объяснить полную ахинею, которая прописана в «учебниках» по аэродинамике в разделе: «Планирование Самолета.»
Алгоритм физического процесса планирования самолета: (см. рисунок в начале статьи).
1.Сила тяжести (mg) тянет самолет к Земле, у самолета появляется скорость снижения (падения), а это формирует набегающий поток воздуха снизу.
2. Набегающий поток воздуха формирует на крыле ПАС, которая выстраивает свой вектор «перпендикулярно» Хорде крыла, т.к. по своей физической сущности ПАС является Силой реакции опоры.
3.ПАС раскладывается на классической, вертикально-горизонтальной, скоростной системе координат на Fy и Fx при чем: Вектор (Fy) направлен СТРОГО ВЕРТИКАЛЬНО ВВЕРХ, а вектор Fх направлен в ГОРИЗОНТ в сторону к НОСУ самолета.
4.Т.к. при планировании Fy меньше mg, то самолет имеет скорость снижения (скорость по вертикали), а т.к. Fх больше нуля, то самолет имеет скорость по горизонту. Сумма этих двух скоростей и есть Скорость планирования, а отношение этих двух скоростей через аркТангенс есть угол планирования.
Источник
