Hvordan genererer vinger lift?

For at komme til bunden af det kan det hjælpe at se ved løft på molekylært niveau:

Hvert luftmolekyle er i en dynamisk ligevægt mellem inerti, tryk og tyktflydende effekter:

• Inerti betyder, at massen af partiklen ønsker at rejse videre som før og har brug for kraft for at blive overbevist ellers.
• Tryk betyder, at luftpartikler oscillerer hele tiden og hopper ind i andre luftpartikler. Jo mere hoppende, jo mere kraft udøver de på deres omgivelser.
• Viskositet betyder, at luftmolekyler på grund af denne svingning har en tendens til at antage hastigheden og retningen for deres naboer.

Strøm over den øverste side af vingen

Nu til luftstrømmen: Når en vinge nærmer sig med subsonisk hastighed, suger lavtryksområdet over dens øvre overflade luft foran den. Se det på denne måde: Over og nedstrøms for en pakke luft har vi mindre hoppende molekyler (= mindre tryk), og nu vil den uformindskede hoppende af luften under og opstrøms for den pakke skubbe sine luftmolekyler opad og mod den vinge. Luftpakken vil stige og accelerere mod vingen og suges ind i det lavtryksområde. På grund af accelerationen strækkes pakken i længderetningen, og dens tryk falder synkroniseret, når den øger hastigheden. Spredning sker i strømningsretning – pakken er forvrænget og strakt i længderetningen, men trækker sig i retningen retvinklet til strømmen. Denne sammentrækning er nødvendig for at skabe plads til den fløj; i supersonisk flow vil det aftage til samme formål. Når de er der, vil det ” se ” at vingen under den kurver væk fra sin rejsevej, og hvis stien forbliver uændret , ville der dannes et vakuum mellem vingen og vores pakke luft. Modvilligt vil pakken ændre kurs og følge vingens kontur. Dette kræver endnu lavere tryk for at få molekylerne til at ændre deres retning. Denne hurtigtflydende, lavtryksluft suger til gengæld ny luft foran og under den , vil fortsætte med at bremse og genvinde sit gamle tryk over den bageste halvdel af vingen og flyde af med sin nye strømningsretning.

Bemærk, at løft kun kan ske, hvis vingens øvre kontur vil skrå nedad og væk fra den oprindelige sti for luften, der strømmer rundt om vingens forkant. Dette kan enten være camber eller angrebsvinkel – begge vil have den samme effekt. Da camber muliggør en gradvis ændring af konturen, er den mere effektiv end angrebsvinklen.

Flow over den nedre side af vingen

En pakke luft, der ender under vingen vil opleve mindre løft og acceleration, og i den konvekse del af stærkt buede flader vil den opleve en kompression. Det skal også ændre sin strømningsvej, fordi den buede og / eller skrå vinge vil skubbe luften under den nedad, hvilket skaber mere tryk og mere hoppende ovenfra for vores pakke under vingen. Når begge pakker ankommer til bagkanten, vil de have taget noget nedadgående hastighed.

Bag vingen vil begge pakker fortsætte langs deres nedadgående vej i et stykke tid på grund af inerti og skubbe anden luft under dem ned og sidelæns. Over dem vil denne luft, der er blevet skubbet sidelæns før, nu udfylde rummet over vores to pakker. Makroskopisk ligner dette to store hvirvler. Men luften i disse hvirvler kan ikke virke længere på vingen, så det påvirker ikke træk eller løft. Se her for mere om den effekt , inklusive smukke billeder.

Lift kan forklares på flere, ækvivalente måder

Efter billedet af et trykfelt, der er skitseret ovenfor, er lift forskellen i tryk mellem vingens øvre og nedre overflade. Molekylerne hopper mod vingehuden mere på undersiden end på oversiden, og forskellen er løft.

Eller ser du på det makroskopiske billede: En bestemt luftmasse er accelereret nedad af vingen, og dette krævede en styrke til at handle på den luft. Denne kraft er det, der holder flyet op i luften: Løft.

Hvis du ser på vingen som en sort boks og kun er opmærksom på impulsen fra den indstrømmende og udstrømmende luft, vil vingen ændre impulsen ved at tilføje en nedadgående komponent. Reaktionskraften ved denne impulsændring er løft.

Uanset hvad vil du nå det samme resultat. Forresten: Det meste af retningsændringen sker i den forreste del af båndet, ikke ved bagkanten!

Lift er et spørgsmål om definition

Lift og induceret træk er begge en del af det tryk, der virker på vingen. Hvis du sammenlægger alle de trykkræfter, der virker på en vinge, vil deres resulterende vektor pege lidt bagud. Den strømvise komponent trækkes, og komponenten vinkelret på bevægelsesretningen er løft. Dette er bare en definition, der er lavet for enkelhedens skyld.

Kommentarer

• Dette er fremragende, jeg værdsatte især miniforelæsningen om molekyler, det synes jeg virkelig hjalp mig med at forstå. For alle andre, der læser dette, btw, skal du sørge for at se på DanHumes svar også, det går over nogle af de almindelige myter om, hvordan lift genereres. Det ‘ er også meget nyttigt.
• Dette var et godt svar!
• Fantastisk svar. Denne youtube.com/watch?v=zp1KzGQdouI viser, at bevægelse / lift er mulig uden Bernoulli.
• Jeg har et spørgsmål om flow over den nedre side af vingen: er trykket der højere end omgivende eller bare ” mindre reduceret ” end over den øvre side af vingen? Og jeg læste et eller andet sted, at luften over den nedre side af vingen er langsommere og derefter øges, er det sandt? Eller luften er bare ” mindre accelereret: end over vingens øverste overflade?
• @Konrad Detaljerne afhænger af tykkelsen på bærefladen. På tynde bæreplader ved høj angrebsvinkel bremses strømmen over den nedre side, og trykket er højere end det omgivende. I de fleste tilfælde er tryk og hastighed tæt på det omgivende. På tykke bæreplader ved lav angrebsvinkel er din sidste sætning korrekt: Luft accelereres mindre på undersiden. Ved afslutningen af kørslen vil luften antage omgivende hastighed og tryk igen, så den vil fremskynde eller sænke afhængigt af den tilstand, den havde før.

Kort svar: ved at udøve en nedadgående kraft i luften omkring dem.

Langt svar: Nogle opsøgende mennesker ved NASAs Glenn Research Center har skrevet op en meget god forklaring på flere sider, der behandler hver enkelt bidragseffekt individuelt samt diskussion af, hvorfor forklaringer, du måske har hørt i skolen, ikke fungerer. Da navigationen der er lidt funky, linker jeg hver side individuelt med et kort resume.

Løft fra trykområde

Når en væske bevæger sig over en genstand (eller omvendt), er trykket forskelligt på forskellige punkter. På grund af denne trykforskel er der en samlet kraft. Du kan bruge Bernoulli-ligningen til at udarbejde denne kraft, men du skal kende hastigheden af væsken (på hvert punkt på vingen) for at starte. Du kan ikke bare forklare det med “Bernoulli-effekten”, fordi Bernoulli-effekten gælder lige så meget for alt, der bevæger sig gennem luften.

Løft fra Flow Turning

Begge flader på vingen drejer luftstrømmen. Bundfladen afbøjer den (luften springer ud af vingen), mens den buede topflade bøjer den rundt (luften klæber fast drejningen af strømmen er det, der giver dig løft i stedet for bare træk. Du kan se drejningen som kilden til trykforskellen i Bernoulli-effekten, eller du kan tænke på det blot i form af lige og modsatte kræfter.

Der er en anden måde at modellere flowdrejningen på, som ikke diskuteres på NASA-siden. Hvis du har hørt om Kutta-Joukowski-sætningen, er det det, det vedrører. Når luften bøjer sig rundt om vingen (eller ethvert objekt), er der to specielle punkter. Forrest på vingen går noget af luften over toppen, og noget går under bunden, men der er et punkt imellem de to. Den modsatte situation sker bag på vingen, hvor luften fra toppen overflade møder luften, der kom i bunden (men ikke den “samme” luft: se forkert teori nr. 1 nedenfor). Disse to punkter kaldes stagnationspunkter . I en normal genstand er de ved det samme niveau lodret hinanden, men fordi bagsiden af en vinge er skarp , dannes det bageste stagnationspunkt bag den, når vingen bevæger sig hurtigt nok. Det er lavere end det forreste stagnationspunkt, hvilket betyder, at luftens nettobevægelse er nedad. Det er her, hvor strømningsdrejningen kommer fra, og sætningen lader dig beregne, hvor meget løft du får.

Forkert teori nr. 1: Lige transittid

Som jeg sagde, for at påberåbe Bernoulli-effekten, har du for at forklare, hvorfor luften på den øvre overflade bevæger sig hurtigere. Lærere hævder ofte, at det skyldes, at luften på den øverste overflade skal møde luften på den nederste overflade. Det er simpelthen forkert, og der er en dejlig simulator til at demonstrere det.

Forkert teori nr. 2: Spring sten over

Denne side diskuterer, når folk indser, at luften “hopper” af den nederste overflade af vingen, men forsømmer toppen overflade.

Forkert teori nr. 3: Venturi

Nogle mennesker forestiller sig den øverste overflade af vingen som en halv af en Venturi-dyse (en dyse, der fremskynder væskestrømmen ved at indsnævre den). Denne hastighedsforskel vil give anledning til en trykforskel (Bernoulli-effekt igen), men det viser sig, at vingen slet ikke fungerer som en dyse.

Bernoulli og Newton

Denne sidste side opsummerer bare, at de forkerte teorier starter med velkendt fysik (Newton “love eller Bernoulli-effekten), men prøv derefter at overforenkle alt for at få dem til at passe situationen, så de ender med forklaringer, der giver forkerte forudsigelser.

Kommentarer

• Efter min mening er den nemmeste forståelse flowdrejningsforklaringen. Jeg mener, du kan næsten mærke det;]
• -1 for forkert forklaring af Kutta-Joukowski-sætning og strømning. Man skal huske, at flowdrejning er effekten af elevatoren (som blev skabt af trykforskel) snarere end årsagen til lift.
• @VictorJuliet: Det er heller ikke årsag og virkning. De er begge egenskaber ved væskestrømmen. Af hensyn til forklaringen er retningen i dette svar korrekt, hovedsagelig fordi den modsatte retning er ikke mulig ; du kan udlede lift fra Kutta-Joukowski-sætningen, men du kan ‘ t udlede Kutta-Joukowski-sætning fra lift.
• Det eneste forkerte ved forklaringen af Kutta -Joukowski-sætning er, at den ikke nævner grunden til, at det bageste stagnationspunkt bevæger sig, hvilket er luftens inerti.
• @VictorJuliet: Jeg ser ikke ‘ teksten for at forsøge at bevise, at det bageste stagnationspunkt bevæger sig ved hjælp af Kutta-Joukowski ‘ s sætning (som bare siger, at det gør det, og hvordan man udleder løft fra det). Det forklarer det ikke. Det forklarer hverken hvorfor den bevæger sig til bagkanten (strømningens inerti) eller hvorfor den bevæger sig under den forreste (angrebsvinkel + allerede vidende at den er på bagkanten).

HVORDAN EN LUFTFART genererer LIFT

Der er normalt to populære tankefelter (eksklusive den afskrækkede teori om ligetid) bag, hvorfor et fly flyver nogle mener, at det er forårsaget af en anvendelse af Newtons 3. lov, og andre mener, at det er forårsaget af en trykforskel på toppen og bunden af vingen. Dybest set både den “newtonske” forklaring og “Høj / lavt tryk” forklaringen har ret til en vis grad. NASA anerkender dette (se anden reference nedenfor) i deres artikel, men deres ultimative forklaring er meget mere fokuseret på matematisk anvendelse og mindre på en fysisk forklaring.

Newtons 3. lov

På Newtons 3. lovside er netto aerodynamisk kraft forårsaget af en omdirigering af den relative vind nedad (kendt Hvis du ser på vektordiagrammet, der beskriver kræfterne ved vingen i luften, er det vist, at denne omdirigering er forårsaget af en kraft på vinden af vingen, der peger nedad og mere eller mindre vinkelret på akkordlinjen på vingen (linjen direkte mellem forkanten og bagkanten). På grund af Newtons 3. lov resulterer dette i en kraft af vinden på vingen i den modsatte retning (opad og mere eller mindre vinkelret på akkordlinjen); denne opadgående aerodynamiske kraft tegner sig for løft og induceret træk (træk forårsaget ved løfteprocesserne af flyvebladet, ikke at forveksle med parasitisk træk, der er træk forårsaget af overfladerne på flyet; en faldskærm, der følger bag flyet, vil bidrage til parasitisk træk, og alle bæreflader producerer en vis mængde induceret træk, når de genererer lift).

I bunden af vingen kan denne omdirigering af luft forklares ganske enkelt. Den relative vind rammer bunden og tvinges væk fra bærefladen af bærefladens normale kraft.

På toppen af vingen omdirigeres luften med et fænomen kendt som Coanda-effekten, hvilket resulterer i en laminær strømning (den relative vind følger vingen og styres nedad af den).Jeg vil beskrive, hvorfor vinden følger denne laminære strøm mere detaljeret, når jeg forklarer det andet store liftgenererende fænomen, der har at gøre med tryk (da du har brug for informationen fra dette afsnit for at forstå Coanda-effekten)

Højt / lavt tryk

Der er et højere lufttryk i bunden af vingen i forhold til Patm (atmosfærisk tryk ). Dette skyldes, at luftstrømme er koncentreret, når deres stier blokeres og omdirigeres af bærefladen. Højere luftkoncentration fører til højere tryk.

Ligeledes forhindres luftstrømme direkte på toppen af vingerne, så de når direkte til overfladen af vingen, hvilket skaber et tomrum, hvor der er en lavere koncentration af luftpartikler og dermed lavere tryk. Fordi væsker naturligt strømmer fra højt til lavt tryk “suges” luften på Patm langt over vingen nedad og krammer overfladen af vingen. Selv med denne laminære strømning (som vi diskuterede ovenfor) eksisterer der dog stadig en lavtrykszone på toppen af vingen; luften fra den laminære strømning er stadig ikke nok til at genoprette regionen til Patm. Dette kan findes ved at se på et trykkort over en luftfilm – du vil se, at der er et lavtryksområde oven på vingen, selvom laminar flow eksisterer. Dette afsnit burde også have svaret på, hvorfor laminar flow eksisterer (se den sidste del af Newtons 3. lovdel ovenfor).

Endelig fordi du har et højere tryk (kraft pr. enhed af område) på bunden af vingen, end du gør på toppen af vingen, er kræfterne på bærefladen ubalanceret og peger opad i en lignende retning til den aerodynamiske nettokraft forårsaget af Newtons tredje lov (detaljeret ovenfor). Dette bidrager til den aerodynamiske nettokraft.

På grund af det lavere tryk på toppen af vingen i forhold til bunden bevæger luftstrømmen på toppen af vingen hurtigere end på bunden ifølge Bernoulli ” s ligning (dybest set i en luftstrøm resulterer et fald i tryk i en stigning i hastighed og omvendt) – Se flowdiagram øverst i dette indlæg. Dette kan være grunden til, at teorien om “lige tid” (at luftstrømmen på toppen af vingen har større afstand til at rejse, så den skal rejse hurtigere) er så bredt accepteret. Luftstrømmen på toppen bevæger sig hurtigere, men ikke fordi den “er en længere afstand.

Dette tegner sig også for” vingespidshvirvler “- de hvirvlende hvirvler af luft, der kan ses (under visse forhold) bagved flyets vinger. Dette skyldes, at højtryksluften fra vingens bund hvirvler over enderne af vingen for at forsøge at neutralisere lavtryksområdet ovenpå (fordi væsker har tendens til at bevæge sig fra højt til lavt tryk). øger trykket oven på vingen (og reducerer som følge heraf trykket i bunden) noget, hvilket reducerer trykforskellen, men da flyet bevæger sig, når ikke al luft, der kører fra bund til top, sin destination, når flyfolien bevæger sig ude af vejen og efterlader den luft at virvle i en cirkulær hvirvel. Denne strøm af højtryksluft reducerer løft (fordi det mindsker trykforskellen). Derfor blev vingefladerne opfundet (De lodrette vingeforlængelser i enden af vingerne) – – for at blokere noget af dette f lav og øg løft (og derfor brændstofeffektivitet). “Jordeffekt” eller fænomenet, der øger løft, når et plan er tæt på jorden, skyldes, at jorden kommer i vejen for luften, der prøver at virvle op og neutralisere det lave tryk oven på vingen.

Afsluttende kommentarer

Endnu et aerodynamisk fænomen, som jeg vil relaterer til denne forklaring er en “stall”. Når en bæreflade går i stå, mister den en stor mængde løft og kan ikke længere modvirke tyngdekraften, hvilket får flyet til at styrte ned til jorden. Som pilot har jeg praktiseret boder mange gange, og der er to mærkbare ting, der sker, der fører op til en bod. Den ene er, at flyet mister lufthastighed betydeligt, når du begynder at øge angrebsvinklen. I dette tilfælde er det, der sker, at den samlede kraft på vingen vinkles baglæns, så det hovedsagelig er induceret træk snarere end løft (til et bestemt tidspunkt øger angrebsvinklen stigning i løft, fordi det øger den samlede kraft på flyfolien dog som vinkel får ekstrem løft begynder at falde og træk fortsætter med at stige). Endelig når flyet går i stå, føler du et pludselig rykk nedad af flyet, som om en ledning, der holder den op, lige var skåret.I dette tilfælde har vingen nået sin kritiske angrebsvinkel, og den laminære strømning på toppen af vingen (som beskrevet ovenfor) er adskilt (fordi det lavere tryk på toppen af vingen ikke længere kan trække vinden ned for at være i overensstemmelse med overfladen som den nødvendige kraft til at ændre vindens hastighedsvektor ved den store vinkel kan ikke udøves af den trykforskel. Når flyet er gået i stå, skal du sætte den laminære strøm på igen til luftstrømmen for at “komme sig” tilbage fra båsen – i en plan gør du dette ved at slå dig ned med åget.

I fremtiden vil jeg meget gerne udvide dette indlæg med mere matematiske forklaringer på, hvordan man beregner løft af en given flyfilm samt udforsker andet relaterede ting som løftekoefficient, Reynolds-antal, hvordan man beregner kritisk angrebsvinkel og relaterede emner. Dette felt er generelt domineret af empiriske data, og det er svært at bryde ind i noget af det med noget kompliceret matematik, men sjovt at gøre (ikke at nævne fremtidens vej , især da computere nu kan behandle disse matematiske modeller for os og er meget hurtigere til det end eksperimenter kan være).

Nyttige kilder:

1. allstar.fiu.edu/aero/airflylvl3.htm

2. grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/bernnew.html

3. grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/wrong1.html

4. grc.nasa.gov/www/k-12/ fly / forkert2.html

5. grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/wrong3.html

6. www.youtube.com/watch?v=YyeX6ArxCYI

Kommentarer

• +1 til den animerede gif, meget cool.
• Denne youtube.com/watch?v=zp1KzGQdouI viser, at bevægelse / løft er mulig uden Bernoulli.

Det enkleste svar, som jeg ved, er, at det stadig er nøjagtigt, er at for ethvert objekt at bevæge sig gennem luften, nogle kraft skal skubbe luften foran den ud af vejen (tyngdekraft, motorer, momentum osv. er ikke mat er). Hvis mere af luften skubbes nedad og derefter opad (f.eks. Vinger), så kaldes forskellen lift.

Kommentarer

• Jeg må indrømme, at ‘ er en temmelig ren forklaring på højt niveau.
• Dette beskriver, når der er en elevator. Det siger ikke noget om, hvorfor vinger især genererer det.
• Udvid logikken, og du vil se, at der ikke er noget særligt ved vinger. Enhver form kan generere løft, hvis omstændighederne er rigtige, vingernes former er tilfældigvis bedre til at skubbe mere luft ned og op, for eksempel en mursten.
• @Koyovis – lydens hastighed gennem et medium har intet at gøre med den lift, der genereres ved at skubbe mediet ud af vejen. Præcis den samme fysik gælder for en aerofoil gennem vand som dem, der bruges i Americas Cup racing. link
• @Koyovis Jeg får ikke dit spørgsmål. Hastighed har intet at gøre med det. Der kræves en kraft (f = ma) for at bevæge mediet ud af vejen, den kraft kommer fra køretøjets motorkraft (motorer, tyngdekraft osv.). Materialet bevæget sig fremad skubber tilbage (træk) og materialet skubbes ned skubber op (løft).

Vinger genererer løft, der skubber luft nedad. Som barn stak jeg min hånd ud af det åbne bilvindue og vippede det – der er en opadgående kraft. En flad plade gør dette.

Så flyvinger kunne være flade plader, men desværre skaber flade plader meget træk, så snart de skaber løft, da strømmen i den øverste ende løsner sig straks (krøllet spiral i billedet ovenfor). Denne effekt kan reduceres ved at bruge en buet plade i stedet for en flad plade, hvilket reducerer hvirvel på den øvre overflade:

Men spørgsmålet er, at så snart den buede plade er vippet yderligere, skaber den en masse træk på samme måde som den lige flade plade . En vanddråbeform er mere trækeffektiv end en flad plade ved at holde strømmen fastgjort. Og hvad er et vingetværsnit andet end en buet plade med vanddråbtværsnit?

Det bliver lidt forvirrende, og alt sammen når vi ser på accelererende luft øverst og lavere tryk osv., især hvis vi vil forklare oprettelsen af løft fra det. I sidste ende skabes liften ved at accelerere luften nedad, og massekontinuiteten indebærer, at luften på oversiden skal accelerere. Det er en virkning snarere end en årsag.

Kommentarer

• Den flade plade er mest effektiv i sin designangreb. At gøre bunken tykkere øger træk, men udvider angrebsvinklen, hvor den fungerer godt.
• @PeterK ä mpf Fik dig, ændret det.

Her er et link til John S. Denkers webbog om flyveplader. Dette er sandsynligvis den endelige forklaring på, hvordan vinger fungerer. John Denker har en masse hjemmesider, der er værd at tjekke ud.

http://www.av8n.com/how/htm/airfoils.html

Bundlinie: for et fly på 150.000 lb at blive i luften, skal den overføre momentum til den luft, den passerer igennem. Du kan tale om forskelle i lufttryk (osv.), men det er kun begyndelsen på forklaringen. Hvis du tror, at lige transittid, eller vingekrümmning er det, der får vingerne til at fungere, er dette en must-read.

Kommentarer

• Var bogstaveligt talt i midt i at læse dette link, da du sendte det. Det er en god læsning, jeg er enig :).

En enkel måde at forstå det på er, at vingen fungerer som et blad i en ventilator. Bevægelse gennem luften i den korrekte vinkel får et vakuum til at dannes ovenpå. Den forreste spids skal være rund, så luften kan bevæge sig glat og udvides for at skabe vakuum.

Flade bunde og andre former maksimerer simpelthen denne effekt, men er ikke nødvendige. Derfor er det muligt at flyve på hovedet, så længe vingen rammer luften i den rigtige vinkel. (Ikke i vinkel.)

Kommentarer

• lavere tryk, ja, men antyder, at en ” vakuum ” former er ret forkert.
• @Federico Nå ikke et rigtigt vakuum. Jeg antager, at jeg skal sige et relativt vakuum.
• Forspidsen behøver ikke ‘ t skal faktisk være rund for at generere lift. BillOer ‘ s link forklarer hvorfor. Hvis det var sådan, ville papirfly, drager og nogle slags svævefly ikke ‘ t flyve.
• @DanHulme Jeg ‘ siger ikke, at det er en ingrediens i lift, men snarere at det er nødvendigt at undgå uregelmæssig luftstrøm.

Hvordan genererer en lille kugle centripetal kraft, når den bevæger sig på en buet overflade? Årsagen er tyngdekraften. Når den lille kugle har en hastighed langs den røde pil, har den lille kugle en tendens til at forlade den normale retning af overfladen, så kraften af den lille kugle på den buede overflade vil blive reduceret, og dermed centripetal kraft af den lille kugle, der bevæger sig langs overfladen, opnås.

Vi ændrer de små kugler på overfladen til luft. Når luften ikke bevæger sig, antager du, at luftens kraft på den buede overflade er F, og når luften har en hastighed i retning af den røde pil, er luftens kraft på den buede overflade f, fordi luften har en tendens til at forlade den buede overflades normale retning, så F> f. Så luft har en centripetal kraft, der bevæger sig langs en buet overflade, hvilket får luften til at bevæge sig langs en buet overflade.

Kraften, der udøves af luft på den buede overflade, er lufttryk. Et fald i lufttryk er et fald i den kraft, der udøves af luft på en buet overflade.

Den buede overflade svarer til vingen.

Kommentarer

• Jeg er ‘ ikke enig i dette svar. Omnævnelsen af tyngdekraften gør det kun vanskeligt, da folk kan tro, at tyngdekraften er involveret i skabelsen af løft. Et bedre billede ville få bolden til at køre på en lige linje og kollidere med den buede overflade. Dette undgår behovet for tyngdekraft og gør analogien med en bæreflade bedre. Desuden, hvis der ikke er nogen krumning, falder trykket også, hvilket ikke ‘ t viser fra din forklaring.
• @ROIMaison Bemærk at for luft I ‘ taler jeg om den normale bevægelsestendens, hvilket fører til et fald i trykket.
• @ ROIMaison aviation.stackexchange.com/a/70283/42162

Lift er en kraft, der genereres over en fløj på grund af Trykforskel . Så dybest set Hvis du er i stand til at opnå forskelligt tryk over og under en vinge, ville du have løft. Nu, fra grundlæggende Newtons lov, ville denne kraft blive dirigeret fra regionen med højt tryk til området med lavt tryk ( Fordi regionen med højt tryk vil skubbe overfladen ved at udøve mere kraft på den sammenlignet med regionen med lavt tryk, som ville skubbe overfladen med en relativt mindre kraft).

Nu er det vigtige er at skabe denne trykforskel. Dette opnås ved at udnytte en interessant egenskab ved væske: En hurtigstrømmende væske har lavere tryk sammenlignet med en langsomt bevægende væske. Denne egenskab kan bevises på forskellige matematiske måder og er smukt indarbejdet i Bernoullis princip . Derfor er Bernoullis princip udtryk for en iboende egenskab af en væske.

Nu, for at få løft, kan den krævede trykforskel skabes ved at have en strøm rundt om bærefladen på en sådan måde, at væskens hastigheder under og over bærefladen er forskellige. Dette opnås ved at ændre vingens form (Camber) på en sådan måde, at den bliver asymmetrisk. Asymmetrien forårsager forskellige hastigheder på den øverste og nederste del af bærefladen på grund af følgende årsag:

Når en væske når frem til kanten af bærefladen, forskydes en del af væsken opad, mens en del af den forskydes nedad. På grund af asfaltets asymmetri har væsken, der har bevæget sig opad, mindre tværsnitsareal at bevæge sig igennem i forhold til væsken, der gik under bærefladen. Denne forskel i arealet til rådighed for væsken til bevægelse skaber forskellen i hastighederne for væsken i forskellige regioner. Denne egenskab ved væske til at bevæge sig hurtigere i områder med mindre tværsnit og bevæge sig langsomt i områder med større tværsnit kan afledes i matematisk form ved anvendelse af bevarelse af masse og kaldes Kontinuitetsprincip .

Ændrede væskehastigheder skaber derfor en trykgradient, som igen forårsager en kraft på vingen, der kaldes løft. Nu kan denne lift være i enhver retning (som kunne findes ved at integrere meget små kræfter på meget små områder på vingefladen). Komponenten af denne kraft lodret til retning af flyets hastighed kaldes løft kraft, hvor som den anden komponent parallel til Flyets hastighed er derefter inkluderet i træk kraft.

REDIGER

For meget nøjagtig gengivelse af ligningerne, der styrer fluidadfærd, kan det hævdes, at Bernoullis princip er forkert. I dette tilfælde Navier Stokes ligning er gyldig, men til forståelsesformål er enhver tidsvarierende (stabil), i komprimerbar, usynlig flow kan betragtes som at adlyde Bernoullis ligning.

Yderligere ville det for en reel væske ikke adlyde Bernoullis ligning oftest, men den generelle adfærd af trykreduktion med flowhastighedsforøgelse overholdes stadig, selvom nøjagtigt trykfald ikke kan beregnes gennem Bernoullis ligning. I sådanne tilfælde bruges Navier Stokes ligning til korrekt beregning af det trykfald, der oprettes på grund af øget hastighed af strømningen.

EDIT 2

For symmetriske vinger genererer vingen ikke nogen løft, hvis strømningen ser “vingen symmetrisk, så det betyder i sagens natur, at en symmetrisk vinge med 0 attaktvinkel ikke ville producere enhver elevator. For at få løft fra en symmetrisk fløj placeres den i en vis vinkel i forhold til strømmen, så strømmen ser “s det” asymmetrisk “, og derfor kan ovenstående forklaring bruges til at forklare det liv, der genereres i dette tilfælde.

EDIT 3

Forklaring til fly, der flyver på hovedet: For at et normalt fly skal flyve , er der behov for en positiv angrebsvinkel. Giv dette plan en hastighedsakse på 180 grader, du får et plan med -ve angrebsvinkel, og dermed et negativt løft.Men et fly kan ikke opretholde flyvning med negativ løft, så hvad de opadgående flyvende fly er nødt til at gøre er at øge angrebsvinklen til positiv ved at trække næsen op (det ville være at skubbe næsen mod himlen opad ned flyet). Dette får angrebsvinklen til at ændre sig og blive + ve. + Ve angrebsvinklen betyder, at vingen nu vil opleve et liv således, at et hoved med plan har løft i opadgående retning (Dette svarer til et normalt plan med – ve angrebsvinkel og dermed negativ løft).

Kommentarer

• Dette forklarer ‘ t hvorfor en vinge uden camber eller en med en symmetrisk tværsnit top-bund eller en med en længere bundflade end topflade kan generere løft.
• @DanHulme +1 eller hvordan fly med camber kan flyve på hovedet.
• @ Jan Hudec, du skal forstå forskellen mellem Bernoulli ‘ s princip og ligningen. Teoremet siger: ” I væskedynamik siger Bernoulli ‘ s princip, at for en usynlig strøm af en ikke-ledende væske, en stigning i væskens hastighed forekommer samtidigt med et fald i tryk eller et fald i væsken ‘ s potentielle energi. ” hvor som ligningen, på den anden side forsøgte at få kvantitative resultater af bernoulli ‘ s princip, men undlader at få det på grund af det faktum, at det forudsiger forkerte resultater
• DETTE SVAR ER FORKERT . Bernoullis ‘ ligning holder tilstrækkelig præcision rundt om vingen. Men Bernoullis ligning ‘ har brug for hastighed for at udlede tryk, og forklaringen på, hvorfor der er en højere hastighed over vingen, er forkert. Området over og under vingen er ikke afgrænset, så luften har masser af frihed til at vælge det ‘ s hastighedsfordeling. Det stemmer heller ikke overens med virkeligheden, fordi området stiger over vingen forfra og bagfra og falder under vingen på lignende måde, men hastighedsfordelingen følger ikke ‘ t lignende profil.
• Svaret er kun forkert, hvis du ignorerer grænselageffekter

Et plan flyver af flere mekanismer. Den første er Bernoulli-effekten forårsaget af vingekammer, der genererer en trykforskel, der skubber vingen opad, når den bevæger sig fremad gennem luften. Bemærk, at fugle har buede vinger. Det er dog muligt at have et plan med helt flade vinger og slet ingen camber, så det er en fejltagelse at tro, at dette er den eneste kilde til løft (som nogle af svarene ovenfor har gjort).

Vinklen ved vingeroden er også vigtig. Hvis du holder din hånd i en vinkel ud af bilvinduet, vil du føle, at den er tvunget opad. Den samme effekt opnås i et fly ved at vende vingerne lidt opad i forhold til skroget.

Endelig skal du være opmærksom på, at grunden til, at et fly forbliver højt, ikke har noget at gøre med elevator, men med det overfladeareal, den præsenterer sig for jorden. Den primære kraft, der holder et plan op, er luftmodstand, som er en funktion af dette overfladeareal. Kraften ved denne luftmodstand er meget større end den kraft, der er genereret af de to foregående effekter. For eksempel er et vigtigt designkriterium for et fly, om det har en firkantet skrog eller en rund / oval skrog. En firkantet skrog vil give mere overfladeareal til jorden og dermed have større effektivitet ved at holde sig højt. Af denne grund havde næsten alle tidlige fly firkantede skrog. Imidlertid vil en rund skrog være mere effektiv at bevæge sig fremad end en firkantet, så i et plan bygget til hastighed er runden bedre. Et fly med en rund skrog går hurtigere, men er mindre brændstofeffektiv end et med en firkantet skrog.

Det samme argument gælder for fløjområdet. Jo større vingen er, jo mere luftmodstand. Af denne grund har svævefly relativt store vinger sammenlignet med drevne fly. Ulempen ved en stor vinge er den samme som en firkantet skrog: flyet går langsommere.

Så for at opsummere er der tre faktorer, der holder et fly højt: lodret luftmodstand på grund af nedadvendt overfladeareal, vinklen på vingerne ved vingeroden og Bernoulli-effekten forbundet med camber i vingerne.

Kommentarer

• Punkt 3 gør ondt i hovedet … ikke at resten er meget bedre. I en ånd af faktisk at påpege specifikke ting, der kan adresseres, så prøv dette: for en firkant og en cirkel af det samme område vil cirklen have en større diameter end firkanten ‘ side, derfor vil en cirkulær skrog med samme indre volumen præsentere mere, ikke mindre, overflade projiceret på jorden, for alt det (lidt til nul) godt, der vil gøre dit plan.