Kuinka siivet tuottavat nousun?

Päästäksesi sen loppuun saattaisi auttaa etsimään koholla molekyylitasolla:

Jokainen ilmamolekyyli on dynaamisessa tasapainossa inertian, paineen ja viskoosivaikutusten välillä:

• Inertia tarkoittaa, että hiukkasen massa haluaa matkustaa samalla tavalla kuin aiemmin ja tarvitsee voimaa vakuuttamaan toisin.
• Paine tarkoittaa, että ilmapartikkelit värähtelevät koko ajan ja palautuvat muihin ilmapartikkeleihin. Mitä enemmän pomppii, sitä enemmän voimaa he kohdistavat ympäristöönsä.
• Viskositeetti tarkoittaa, että ilmamolekyylit pyrkivät tämän värähtelyn takia omaksumaan naapureidensa nopeuden ja suunnan.

Virtaus siiven yläpuolen yli

Nyt ilmavirtaan: Kun siipi lähestyy aliäänenopeudella, sen yläpinnan yläpuolella oleva matalapainealue imee ilmaa edessään. Katso se tällä tavalla: Ilmapaketin yläpuolella ja alavirran puolella on vähemmän molekyylejä (= vähemmän paineita), ja nyt ilman vähäinen heijastuminen kyseisen paketin alapuolelle ja ylävirtaan työntää sen ilmamolekyylit ylöspäin ja kohti siipeä. Ilmapaketti nousee ja kiihtyy siipeä kohti ja imetään tuohon matalapainealueeseen. Kiihtyvyyden vuoksi paketti venytetään pituussuunnassa ja sen paine laskee synkronoituna sen nopeuden nousun kanssa. Levitys tapahtuu virtaussuunnassa – paketti on vääristynyt ja venytetty pituussuunnassa, mutta supistuu suuntaan kohtisuoraan virtauksen kanssa. Tätä supistumista tarvitaan tuon siiven vapauttamiseksi; yliäänen virtauksessa se hidastuu samaan tarkoitukseen. Siellä siellä ” nähdä ” että sen alapuolella oleva siipi kaartuu poispäin matkareitiltään ja jos polku pysyisi muuttumattomana , siipien ja ilmapakettimme välille muodostuu tyhjiö. Vastahakoisesti paketti vaihtaa kurssia ja seuraa siiven muotoa. Tämä vaatii vielä alhaisempaa painetta, jotta molekyylit voivat muuttaa suuntaa. Tämä nopeasti virtaava, matalapaineinen ilma puolestaan imee uutta ilmaa sen edessä ja alla. , hidastuu ja palauttaa vanhan paineensa siiven takapuolelle ja virtaa uudella virtaussuunnalla.

Huomaa, että nosto voi tapahtua vain, jos siiven ylempi muoto kaltevuus alaspäin ja poispäin siiven etureunan ympäri virtaavan ilman alkuperäisestä polusta. Tämä voi olla joko nousu tai hyökkäyskulma – molemmilla on sama vaikutus. Koska nousu sallii muodon asteittaisen muutoksen, se on tehokkaampi kuin hyökkäyskulma.

Virtaus siiven alapuolen yli

Ilmapaketti, joka pääsee alapuolelle siipi kokee vähemmän nousua ja kiihtyvyyttä, ja voimakkaasti kaarevien lentolevyjen kuperassa osassa se puristuu. Sen on myös muutettava virtausreittiään, koska kaareva ja / tai kalteva siipi työntää ilman sen alapuolelle, mikä lisää paineita ja pomppii ylhäältäpäin siipien alla olevalle paketillemme. Kun molemmat paketit saapuvat takareunalle, ne ovat kasvaneet jonkin verran alaspäin.

Siiven takana molemmat paketit jatkavat alaspäin tietä jonkin aikaa inertian vuoksi ja työntävät muuta ilmaa niiden alle alas ja sivuttain. Niiden yläpuolella tämä ilma, joka on aiemmin työnnetty sivuttain, täyttää nyt kahden pakettimme yläpuolella olevan tilan. Makroskooppisesti tämä näyttää kahdelta suurelta pyörteeltä. Mutta näiden pyörteiden ilma ei voi enää vaikuttaa siipeen, joten se ei vaikuta vetoon tai nostoon. Katso lisätietoja tästä vaikutuksesta täältä , mukaan lukien kauniit kuvat.

Nosto voidaan selittää useilla vastaavilla tavoilla

Edellä kuvatun painekentän kuvan mukaisesti hissi on paineen ero siiven ylä- ja alapinnan välillä. Molekyylit hyppäävät siiven ihoa vasten enemmän alapintaan kuin yläpuolelle, ja ero on kohonnut.

Tai katsot makroskooppista kuvaa: Tietty ilmamassa on kiihdyttänyt alaspäin siipi, ja tämä vaati voimaa toimimaan tuohon ilmaan. Tämä voima pitää lentokoneen ilmassa: Nosta.

Jos tarkastelet siipeä mustana laatikkona ja kiinnität huomiota vain sisäänvirtaavan ja ulosvirtaavan ilman impulssiin, siipi muuttaa impulssin lisäämällä alaspäin suuntautuvan komponentin. Tämän impulssimuutoksen reaktiovoima on hissi.

Joko niin, tulet samaan tulokseen. Muuten: Suurin osa suunnanmuutoksista tapahtuu lentokelan etuosassa, ei takareunassa!

Nosto on määritelmäkysymys

Nosto ja aiheuttama vastus ovat molemmat osa siipeen vaikuttavia paineita. Jos lasket yhteen kaikki siipiin vaikuttavat painovoimat, niiden tuloksena oleva vektori osoittaa hieman taaksepäin. Virtauskomponentti on vetovoima, ja komponentti, joka on kohtisuorassa liikkeen suuntaan, on hissi. Tämä on vain yksinkertaisuuden vuoksi tehty määritelmä.

Kommentit

• Tämä on erinomaista, arvostin erityisesti molekyylien miniluentoa, mielestäni se todella auttoi minua ymmärtämään. Kaikille muille, jotka lukevat tätä, btw, varmista, että katsot myös DanHumes-vastausta, se käy läpi joitain yleisiä myyttejä siitä, miten hissi syntyy. Se ’ on myös erittäin hyödyllinen.
• Tämä oli hieno vastaus!
• Hieno vastaus. Tämä youtube.com/watch?v=zp1KzGQdouI osoittaa, että liike / hissi on mahdollista ilman Bernoullia.
• Minulla on kysyttävää siiven alapuoli: onko paine siellä suurempi kuin ympäröivä tai vain ” pienempi ” kuin siiven yläpuolella? Ja luin jonnekin, että siiven alapuolella oleva ilma hidastuu ja nopeutuu sitten, onko tämä totta? Tai ilma on vain ” vähemmän kiihtyvää: kuin siiven yläpinnan yli?
• @Konrad Tiedot riippuvat kantolevyn paksuudesta. Suurilla hyökkäyskulmilla olevilla ohuilla kantokannilla virtaus alapuolen yli hidastuu ja paine on korkeampi kuin ympäröivä. Useimmissa tapauksissa paine ja nopeus ovat lähellä ympäröivää. Paksuilla aluskantoilla matalalla hyökkäyskulmalla viimeinen lause on oikea: Ilmaa kiihdytetään vähemmän alaosassa. Ajon lopussa ilma ottaa ympäristön nopeuden ja paineen uudelleen, joten se kiihtyy tai hidastuu aikaisemman tilan mukaan.

Lyhyt vastaus: kohdistamalla alaspäin suuntautuvaa voimaa ympäröivään ilmaan.

Pitkä vastaus: Jotkut NASA: n Glenn-tutkimuskeskuksen tiedottajat ovat kirjoittaneet erittäin hyvä monisivuinen selitys, joka käsittelee erikseen kutakin vaikuttavaa vaikutusta, sekä keskustelua siitä, miksi selitykset, jotka olet ehkä kuullut koulussa, eivät toimi. Koska navigointi on hieman hämmentävää, linkitän jokaisen sivun erikseen lyhyellä yhteenvedolla.

Nosta painealueelta

Kun neste liikkuu kohteen yli (tai päinvastoin), paine on eri pisteissä erilainen. Tämän paine-eron takia on olemassa kokonaisvoima. Voit käyttää Bernoullin yhtälöä tämän voiman selvittämiseen, mutta sinun on tiedettävä nesteen nopeus (siipien jokaisessa kohdassa) aloittaaksesi. Et voi vain selittää sitä ”Bernoulli-efektillä”, koska Bernoulli-ilmiö pätee yhtä paljon kaikkeen ilmassa liikkuvaan.

Nosta Virtauksen kääntäminen

Siiven molemmat pinnat kääntävät ilmavirran. Pohjapinta taipuu sen (ilma kimpoaa siipestä), kun taas kaareva yläpinta taipuu sen ympärille (ilma tarttuu virtauksen kääntyminen antaa sinulle nostaa eikä vain vetää. Voit katsoa kääntymistä Bernoulli-ilmiön paine-eron lähteenä tai voit ajatella sitä yksinkertaisesti tasa-arvon ja vastakkaiset voimat.

Virtauksen kääntymiseen voidaan mallintaa toinen tapa, josta NASA-sivustossa ei keskustella. Jos olet kuullut Kutta-Joukowskin lauseesta, tähän se liittyy. Kun ilma taipuu siiven (tai minkä tahansa esineen) ympärille, on kaksi erityistä pistettä. Siiven etuosassa osa ilmasta menee yläosan yli ja osa pohjan alle, mutta näiden kahden välissä on ”piste”. Siiven takana tapahtuu päinvastainen tilanne, jossa ylhäältä tulevaa ilmaa pinta kohtaa pohjatien tulleen ilman (mutta ei ”samaa” ilmaa: katso väärä teoria # 1 alla). Näitä kahta pistettä kutsutaan pysähtymispisteiksi . Normaalissa objektissa ne ”ovat samalla tasolla pystysuunnassa, mutta koska siiven takaosa on terävä , takapysähtymiskohta muodostuu sen taakse, kun siipi liikkuu riittävän nopeasti. Se on alempi kuin etu pysähtymiskohta, mikä tarkoittaa, että ilman nettoliike on alaspäin. Siitä virtauksen kääntyminen tulee, ja lause antaa sinun laskea kuinka paljon nostoa saat.

Väärä teoria # 1: Yhtäläinen kuljetusaika

Kuten sanoin, Bernoulli-efektin saamiseksi sinulla on selittää miksi yläpinnan ilma liikkuu nopeammin. Opettajat väittävät usein, että se johtuu siitä, että yläpinnan ilman on vastattava pohjapinnan ilmaa. Se on yksinkertaisesti väärin, ja sen esittelemiseksi on mukava simulaattori.

Väärä teoria # 2: Hyppykivi

Tällä sivulla keskustellaan, kun ihmiset tajuavat, että ilma ”pomppii” siiven alapinnalta, mutta laiminlyö ylhäältä pinta.

Väärä teoria # 3: Venturi

Jotkut ihmiset kuvittelevat siiven yläpinnan puoliksi Venturi-suuttimesta (suutin, joka nopeuttaa nestevirtausta supistamalla sitä). Tämä nopeusero johtaisi paine-eroon (taas Bernoulli-ilmiö), mutta osoittautuu, että siipi ei toimi lainkaan kuin suutin. / p>

Bernoulli ja Newton

Tämä viimeinen sivu vain tiivistää, että väärät teoriat alkavat tunnetusta fysiikasta (Newton ”lait tai Bernoulli-ilmiö”, mutta yritä sitten yksinkertaistaa kaikkea, jotta ne sopisivat tilanteeseen, joten he päätyvät selityksiin, jotka ennustavat väärin.

Kommentit

• Mielestäni helpoin käsitys on virtauksen kääntämisen selitys. Tarkoitan, voit melkein tuntea sen;]
• -1 väärästä selityksestä Kutta-Joukowskin lauseesta ja virtauksen kääntymisestä. On syytä muistaa, että virtauksen kääntyminen on hissin vaikutus (joka syntyy paine-erosta), eikä noston syy.
• @VictorJuliet: Kumpikaan ei ole syy ja seuraus. Ne ovat molemmat nestevirtauksen ominaisuuksia. Selityksen vuoksi tämän vastauksen suunta on kuitenkin oikea, lähinnä siksi, että päinvastainen suunta ei ole mahdoton ; voit johtaa hissin Kutta-Joukowskin lauseesta, mutta ’ ei voi johtaa Kutta-Joukowskin lauseen hissistä.
• Ainoa väärä asia Kuttan selityksessä. -Joukowskin lause on, että siinä ei mainita syytä, miksi takapysähdyspiste liikkuu, mikä on ilman hitautta.
• @VictorJuliet: En näe ’ teksti, jolla yritetään todistaa, että takapysähdyspiste liikkuu Kutta-Joukowskin ’ lauseen avulla (jossa todetaan vain, että se toimii ja miten siitä saadaan johto). Se ei selitä sitä. Se ei selitä, miksi se siirtyy takareunaan (virtauksen inertia), eikä miksi se liikkuu etupuolen alapuolelle (hyökkäyskulma + jo tietäen, että se on takareunalla).

MITEN LENTOKONE TUOTTAA NOSTON

Lentokoneen lentämisen takana on yleensä kaksi suosittua ajattelukenttää (lukuun ottamatta yhtäaikaa teoriaa). joidenkin mielestä se johtuu Newtonin kolmannen lain soveltamisesta, ja toisten mielestä se johtuu siipien ylä- ja alapuolella olevasta paine-erosta. Periaatteessa sekä ”Newtonin” selitys ja ”Korkean / matalan paineen” selitys NASA myöntää tämän (katso toinen viite alla) artikkelissaan, mutta heidän lopullinen selityksensä keskittyy paljon enemmän matemaattiseen soveltamiseen ja vähemmän fyysiseen selitykseen.

Newtonin kolmas laki

Newtonin kolmannen lain puolella netto-aerodynaaminen voima johtuu suhteellisen tuulen suuntaamisesta alaspäin (tunnettu Jos tarkastellaan vektorikaaviota, jossa kuvataan siiven ilmaan kohdistuvia voimia, osoitetaan, että tämä uudelleenohjaus johtuu siiven tuulen voimasta, joka osoittaa alaspäin ja enemmän tai vähemmän kohtisuoraan siiven sointulinja (suoraan etureunan ja takareunan välinen viiva). Newtonin kolmannen lain takia tämä johtaa tuulen voimaan siipeen vastakkaiseen suuntaan (ylöspäin ja enemmän tai vähemmän kohtisuoraan sointulinjaan nähden); tämä ylöspäin suuntautuva netto-aerodynaaminen voima vastaa nostoa ja indusoitua vastusta (vastus aiheuttaa aluskannen nostoprosesseilla, jota ei pidä sekoittaa loisen vastukseen, joka on tasainen pintojen aiheuttama vastus; tason takana jäljellä oleva laskuvarjo edesauttaisi loista vastusta, ja kaikki kantolavat tuottavat jonkin verran indusoitua vastusta, kun ne muodostavat hissi).

Siiven alapuolella tämä ilman suuntaus voidaan selittää yksinkertaisesti. Suhteellinen tuuli osuu pohjaan ja pakotteen normaali voima pakottaa sen pois kantolevystä.

Siiven yläosassa ilma ohjautuu ilmiöön, joka tunnetaan nimellä Coanda-ilmiö, mikä johtaa laminaariseen virtaukseen (suhteellinen tuuli seuraa siipeä ja ohjaa sen alaspäin).Kuvaan, miksi tuuli seuraa tätä laminaarivirtausta yksityiskohtaisemmin, kun selitän toista suurta hissiä tuottavaa ilmiötä, joka liittyy paineisiin (koska tarvitset kyseisen osan tietoja ymmärtääksesi Coanda-vaikutuksen)

korkea / matala paine

Siiven pohjassa on korkeampi ilmanpaine verrattuna Patm: iin (ilmanpaine ). Tämä johtuu siitä, että ilmavirrat ovat keskittyneet, kun niiden polut tukkeutuvat ja ohjaavat lentokantaan. Suurempi ilman pitoisuus johtaa korkeampaan paineeseen.

Samoin kantolevyn yläosassa ilmavirrat estetään pääsemästä suoraan siiven yläpintaan, mikä luo tyhjiön, jossa on vähemmän ilmapartikkeleita ja siten alhaisempi paine. Koska nesteet virtaavat luonnostaan korkeasta matalaan paineeseen, Patmin ilmaa paljon siiven yläpuolella ”imetään” alaspäin ja halaa siiven pintaa. Kuitenkin jopa tällä laminaarisella virtauksella (kuten edellä keskustelimme) siiven yläosassa on edelleen matalapainevyöhyke; laminaarivirtauksesta tuleva ilma ei vieläkään riitä palauttamaan kyseistä aluetta Patm: ksi. Tämä löytyy katsomalla lentolevyn painekartta – huomaat, että siiven päällä on matalapainealue, vaikka Tässä osassa olisi pitänyt vastata myös miksi laminaarivirtaus on olemassa (katso newtonin kolmannen lain osan viimeinen osa yllä).

Lopuksi, koska sinulla on korkeampi paine (voima yksikköä kohti) alue) siiven pohjassa kuin teet siiven yläosassa, kantokannen voimat ovat epätasapainossa ja osoittavat ylöspäin, samankaltaiseen suuntaan kuin Newtonin kolmannen lain aiheuttama aerodynaaminen nettovoima (kuvattu yllä). Tämä vaikuttaa netto-aerodynaamiseen voimaan.

Koska siiven yläosassa on alhaisempi paine kuin alhaalla, siiven yläosan ilmavirta liikkuu nopeammin kuin pohjassa, Bernoullin mukaan ” s yhtälö (pohjimmiltaan ilmavirrassa paineen lasku johtaa nopeuden kasvuun ja päinvastoin) – Katso vuokaavio tämän viestin yläosassa. Tästä syystä ”yhtäläisen ajan” teoria (että siiven yläosassa olevalla ilmavirralla on enemmän matkaa matkustaakseen, joten sen on matkustettava nopeammin), on niin yleisesti hyväksytty. Yläosassa oleva ilmavirta kulkee nopeammin, mutta ei siksi, että se ”on pidempi matka.

Tämä tarkoittaa myös” siipikärjen pyörteitä ”- niitä pyörteisiä ilmapyörteitä, jotka näkyvät (tietyissä olosuhteissa) takana. Tämä johtuu siitä, että siiven pohjasta tuleva korkeapaineilma pyörii siipien päiden yli yrittäen neutraloida ylhäällä olevan matalapaineen alueen (koska nesteillä on taipumus kulkea korkeasta matalapaineeseen). lisää siiven yläosassa olevaa painetta (ja sen seurauksena pienennä pohjan painetta) jonkin verran, mikä vähentää paine-eroa, mutta koska lentokone ei liiku, kaikki alhaalta ylöspäin kulkevat ilmatilat eivät saavuta määränpääään, kun kantosiipi liikkuu poissa tieltä, jolloin ilma pyörii pyöreässä pyörrössä. Tämä korkeapaineinen ilmavirta vähentää nostoa (koska se vähentää paine-eroa). Siksi keksittiin siipipyörät (pystysuuntaiset siipien jatkeet siipien päässä) – – estää osan tästä f alhainen ja lisää hissiä (ja siten polttoainetehokkuutta). ”Maaperävaikutus” tai ilmiö, joka lisää nostoa, kun taso on lähellä maata, johtuu siitä, että maa pääsee ilmateitse yrittäen pyöriä ylöspäin ja neutraloida siiven päällä olevan matalan paineen.

Viimeiset kommentit

Vielä yksi aerodynaaminen ilmiö, jonka aion liittyvät tähän selitykseen on ”pilttuu”. Kun etukansi pysähtyy, se menettää suuren määrän hissiä eikä voi enää torjua painovoimaa, jolloin kone putoaa maahan. Lentäjänä olen harjoittanut pilttuja monta kertaa ja on kaksi huomattavaa asiaa, jotka johtavat pilttuun. Yksi on se, että lentokone menettää nopeuden huomattavasti, kun alat lisätä hyökkäyskulmaa. Tässä tapauksessa siipien kokonaisvoima on kulmassa taaksepäin, joten se johtuu enimmäkseen vetämisestä eikä nostosta (tiettyyn pisteeseen hyökkäyskulman kasvattaminen lisää nostoa, koska se lisää aluskannen kokonaisvoimaa kuitenkin kulma saa äärimmäisen nousun alkaa laskea ja vetovoima kasvaa edelleen). Lopuksi, kun lentokone pysähtyy, tunnet äkillisen ääliön alaspäin lentokoneella, ikään kuin sitä pitävä johto olisi juuri leikattu.Tässä tapauksessa siipi on saavuttanut kriittisen hyökkäyskulmansa ja siiven päällä oleva laminaarinen virtaus (kuten edellä on kuvattu) on eronnut (koska siiven yläosan alempi paine ei enää voi vetää tuulta alaspäin vastaamaan sen pintaa tarvittavana voimana tuulen nopeusvektorin muuttamiseksi sillä suurella kulmalla ei voida käyttää kyseisellä paine-erolla. Kun lentokone pysähtyy, sinun on kiinnitettävä laminaarivirta takaisin ilmavirtaan, jotta se ”toipuisi” pysähdyksestä. teet tämän nousemalla alas ikeen kanssa.

Tulevaisuudessa haluaisin laajentaa tätä viestiä matemaattisilla selityksillä siitä, kuinka laskea tietyn kantokannen korkeus sekä tutustua muihin aiheeseen liittyviä asioita, kuten nostokerroin, Reynoldsin luku, kuinka kriittinen hyökkäyskulma lasketaan, ja niihin liittyvät aiheet. Tätä kenttää hallitsevat yleensä empiiriset tiedot, ja murtaminen osaksi monimutkaista matematiikkaa on vaikeaa, mutta hauskaa (ei mainita tulevaisuuden tapa , varsinkin kun tietokoneet voivat nyt käsitellä nämä matemaattiset mallit meille ja ovat paljon nopeammin tekemässä kuin kokeilut).

Hyödyllisiä lähteitä:

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/ lentokone / väärä2.html

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

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

Kommentit

• +1 animoidulle gifille, erittäin siistiä.
• Tämä youtube.com/watch?v=zp1KzGQdouI osoittaa, että liike / hissi on mahdollista ilman Bernoullia.

Yksinkertaisin tiedän vastaukseni, joka on edelleen tarkka, on, että jokaiselle esineelle liikkuu ilmassa, jotkut voiman on työnnettävä sen edessä oleva ilma pois tieltä (painovoima, moottorit, liikemäärä jne. ei himmeä er). Jos enemmän ilmaa työnnetään alaspäin ja sitten ylöspäin (esimerkiksi siipien avulla), niin eroa kutsutaan nostoksi.

kommentit

• Minun on myönnettävä, että ’ on melko puhdas korkean tason selitys.
• Tämä kuvaa hissiä. Siinä ei sanota mitään siitä, miksi erityisesti siivet luovat sen.
• Laajenna logiikkaa ja huomaat, että siipissä ei ole mitään erityistä. Mikä tahansa muoto voi aiheuttaa nousun, jos olosuhteet ovat oikeat, siipien muodot vain työntävät paremmin työntämään enemmän ilmaa alas ja sitten ylöspäin, esimerkiksi tiili.
• @Koyovis – äänen nopeus läpi väliaineella ei ole mitään tekemistä hissin kanssa, joka syntyy työntämällä väliaine pois tieltä. Täsmälleen sama fysiikka pätee veden läpi kulkevaan kantopeliin, kuten käytetään Amerikan Cup -kilpailussa. linkki
• @Koyovis En saa kysymystäsi. Nopeudella ei ole mitään tekemistä sen kanssa. Väliaineen siirtämiseksi pois tieltä tarvitaan voima (f = ma), joka tulee ajoneuvon moottoritehosta (moottorit, painovoima jne.). Eteenpäin siirretty materiaali työntää taaksepäin (vetää) ja alas työnnetty materiaali työntää ylös (nosta).

Siivet tuottavat hissin, joka työntää ilmaa alaspäin. Lapsena tapoin käteni työntää käteni ulos avoimesta auton ikkunasta ja kallistaa sitä – on ylöspäin suuntautuva voima. Litteä levy tekee tämän.

Joten lentokoneen siivet voivat olla tasaisia levyjä, mutta valitettavasti tasaiset levyt aiheuttavat paljon vetovoimaa heti, kun ne aiheuttavat nousun, koska virtaus yläpäässä irtoaa välittömästi (kihara kierre yllä olevassa kuvassa). Tätä vaikutusta voitaisiin vähentää käyttämällä kaarevaa levyä tasaisen levyn sijasta vähentäen pyörteen yläpintaa:

Ongelma on kuitenkin se, että heti kun kaareva levy kallistuu edelleen, se aiheuttaa paljon vetoa samalla tavalla kuin suora tasainen levy . Vesipisaran muoto on vetovoimaa tehokkaampi kuin tasainen levy, pitämällä virtauksen kiinni. Ja mikä on siiven poikkileikkaus kuin kaareva levy, jolla on vesipisaran poikkileikkaus?

Se on hieman hämmentävää ja kaikki, kun tarkastelemme kiihtyvää ilmaa ylhäällä ja alemmassa paineessa jne., varsinkin jos haluamme selittää hissin syntymisen siitä. Viime kädessä hissi syntyy kiihdyttämällä ilmaa alaspäin, ja massan jatkuvuus tarkoittaa, että yläpuolella olevan ilman täytyy kiihtyä. Se on pikemminkin seuraus kuin syy.

Kommentit

• Litteä levy on tehokkain sen suunnittelukohdassa. Korvakkeen paksummaksi tekeminen lisää vastusta, mutta laajentaa hyökkäyskulmaa, jolla se toimii hyvin.
• @PeterK ä mpf Sain sinut, muutin sen.

Tässä on linkki John S. Denkerin lentokantoja käsittelevään verkkokirjaan. Tämä on todennäköisesti lopullinen selitys siipien toiminnalle. John Denkerillä on joukko verkkosivustoja, jotka kannattaa tarkistaa.

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

Alarivi: 150 000 paunan ilma-alus pysymään Ilman, sen on annettava vauhtia ilmaan, jonka läpi se kulkee, 150 000 paunaa. Voit puhua ilmanpaine-eroista (jne.), mutta se on vasta selityksen alku. Jos luulet, että siipien toimiminen saa aikaan samanlaisen kulkuajan tai siipien kaarevuuden, tämä on ehdottomasti luettava.

Kommentit

• Oli kirjaimellisesti keskellä lukea linkkiä, kun lähetit sen. Luku on hyvä, olen samaa mieltä :).

Yksinkertainen tapa ymmärtää se on siipi toimii siipinä tuulettimessa. Liikkuminen ilman läpi oikeassa kulmassa aiheuttaa tyhjiön muodostumisen päälle. Etukärjen on oltava pyöreät, jotta ilma pääsee liikkumaan tasaisesti ja laajenemaan tyhjiön muodostamiseksi.

Litteä pohja ja muut muodot yksinkertaisesti maksimoivat tämän vaikutuksen, mutta eivät ole välttämättömiä. Siksi on mahdollista lentää ylösalaisin niin kauan kuin siipi osuu ilmaan oikeassa kulmassa. (Ei suorassa kulmassa.)

Kommentit

• pienempi paine, kyllä, mutta ehdottaa, että ” tyhjiö ” -muodot on melko väärä.
• @Federico No ei todellinen tyhjiö. Luulen, että minun pitäisi sanoa suhteellinen tyhjiö.
• Etukärjen ei tarvitse olla ’ ei tarvitse olla pyöreitä, jotta syntyy hissi. BillOer ’ -linkki selittää miksi. Jos se olisi niin, paperilentokoneet, leijat ja jotkut purjelentokoneet eivät lennä ’ t.
• @DanHulme en ’ t joko sanovat, että se on hissin ainesosa, vaan pikemminkin se on välttämätöntä välttää epävakaata ilmavirtausta.

Kuinka pieni pallo tuottaa keskiosan voimaa liikkuessaan kaarevalla pinnalla? Syynä on painovoima. Kun pienellä pallolla on nopeus punaista nuolta pitkin, pienellä pallolla on taipumus lähteä pitkin pinnan normaalia suuntaa, joten pienen pallon voima kaarevalle pinnalle pienenee, jolloin pienen pallon keskisuuntainen voima Pintaa pitkin liikkuva pallo saadaan.

Pinnalla olevat pienet pallot vaihdetaan ilmaksi. Kun ilma ei liiku, oletetaan, että ilman voima kaarevalle pinnalle on F, ja kun ilman nopeus on punaisen nuolen suunnassa, ilmavirta kaarevalle pinnalle on f, koska ilma on taipumus lähteä pitkin kaarevan pinnan normaalia suuntaa, joten F> f. Joten ilmalla on keskipakovoima, joka liikkuu kaarevaa pintaa pitkin, mikä saa ilman liikkumaan kaarevaa pintaa pitkin.

Ilman kaarevalle pinnalle kohdistama voima on ilmanpaine. Ilmanpaineen lasku on ilman kaarevalle pinnalle kohdistaman voiman väheneminen.

Tässä kaareva pinta on samanlainen kuin siipi.

Kommentit

• En ’ hyväksy tätä vastausta. Painovoiman mainitseminen vain vaikeuttaa asioita, koska ihmiset voivat ajatella, että painovoima liittyy hissin luomiseen. Paremmassa kuvassa pallo liikkuu suoralla linjalla ja törmää kaarevaan pintaan. Tämä välttää painovoiman tarpeen ja tekee analogiasta etukannen. Lisäksi, jos kaarevuutta ei ole, myös paine pienenee, mikä ’ ei näy selityksestäsi.
• @ROIMaison Huomaa, että ilmassa ’ m puhun normaalista liikesuuntauksesta, mikä johtaa paineen laskuun.
• @ ROIMaison aviation.stackexchange.com/a/70283/42162

Nosto on voima, joka syntyy siiven yli paine-eron vuoksi. Joten pohjimmiltaan, jos pystyt saavuttamaan erilaisen paineen siiven ylä- ja alapuolella, sinulla olisi hissi. Nyt Newtonin peruslakista tämä voima ohjataan korkeapainealueelta matalapaineiselle alueelle ( Koska korkeapainealue työntää pintaa kohdistamalla siihen enemmän voimaa verrattuna matalapaineiseen alueeseen, joka työntää pintaa suhteellisen pienellä voimalla).

Nyt tärkeä asia on luoda tämä paine-ero. Tämä saavutetaan hyödyntämällä nesteen mielenkiintoista ominaisuutta: Nopeasti virtaavalla nesteellä on matalampi paine verrattuna hitaasti liikkuvaan nesteeseen. Tämä ominaisuus voidaan todistaa useilla matemaattisilla keinoilla ja se on kauniisti sisällytetty Bernoullin periaate . Siksi Bernoullin periaate on matemaattinen nesteen luonteenomaisen ominaisuuden ilmaisu.

Nostoa varten voidaan nyt luoda tarvittava paine-ero siten, että virtaus kantokannen ympärillä on sellainen, että nesteen nopeudet aluskannen alapuolella ja yläpuolella ovat erilaisia. Tämä saavutetaan muuttamalla siiven (Camber) muotoa siten, että siitä tulee epäsymmetrinen. Epäsymmetria aiheuttaa erilaisia nopeuksia lentokannen ylä- ja alaosassa seuraavasta syystä:

Kun neste saavuttaa etukannen etureunan, osa nestettä siirtyy ylöspäin, kun taas osa se siirtyy alaspäin. Airfoilin epäsymmetriasta johtuen ylöspäin siirtyneellä nesteellä on vähemmän poikkileikkauspinta-ala liikkua läpi verrattuna nesteeseen, joka meni aluskannen alle. Tämä ero nesteen käytettävissä olevalle pinta-alalle luo eron nesteen nopeuksissa eri alueilla. Tämä nesteen ominaisuus liikkua nopeammin pienemmän poikkileikkauksen alueilla ja hitaasti liikkua suuremman poikkileikkauksen alueilla voidaan johtaa matemaattisessa muodossa soveltamalla massan säilymistä, ja sitä kutsutaan nimellä Jatkuvuuden periaate .

Muuttuneet nesteenopeudet luovat siten painogradientin, joka puolestaan aiheuttaa voiman siipeen, jota kutsutaan nostoksi. Nyt tämä hissi voi olla mihin tahansa suuntaan (mikä voidaan selvittää integroimalla hyvin pienet voimat hyvin pienille alueille siipipinnalla). Tämän voiman komponenttia kohtisuorassa lentokoneen nopeuden suuntaan kutsutaan nimellä lift voima, jossa toisena komponenttina rinnakkain Lentokoneen nopeus sisällytetään sitten drag -voimaan.

MUOKKAA

Nesteen käyttäytymistä säätelevien yhtälöiden erittäin tarkan esityksen vuoksi voidaan väittää, että Bernoullin periaate on väärä. Tässä tapaus Navier Stoke -yhtälö on kelvollinen, mutta ymmärtämisen vuoksi mikä tahansa -aikamuuttuja (vakaa), kokoonpuristuvassa, invisidi -virrassa voidaan katsoa noudattavan Bernoullin yhtälöä.

Lisäksi todellisen nesteen saavuttamiseksi se ei tottelisi Bernoullin yhtälöä useimmiten, mutta yleistä käyttäytymistä Paineenalennuksen virtausnopeuden nousulla havaitaan edelleen, vaikka tarkkaa painehäviötä ei voida laskea Bernoullin yhtälön avulla. Tällaisissa tapauksissa Navier Stoken yhtälöä käytetään laskemaan virtausnopeuden lisääntyessä syntyvä painehäviö oikein.

EDIT 2

Symmetristen siipien kohdalla siipi ei tuota mitään nousua, jos virtaus näkee siiven symmetrisesti, mikä tarkoittaa luontaisesti, että symmetrinen siipi, jossa ei ole 0 kiinnityskulmaa, ei tuota mitään hissiä. Nostamiseksi symmetrisestä siipestä se sijoitetaan jossain kulmassa virtaukseen nähden niin, että virtaus näkee ”epäsymmetrisesti” ja siten yllä olevaa selitystä voidaan käyttää selittämään tässä tapauksessa syntyvä elämä.

MUOKKAA 3

Selitys ylösalaisin lentäville koneille: Normaalin tason lentämiseksi Tarvitaan positiivinen hyökkäyskulma. Anna tälle tasolle 180 asteen nopeusakselirulla, saat tason, jossa on -ve-iskukulma ja siten negatiivinen nosto.Mutta kone ei kestä lentoa negatiivisella nostolla, joten ylösalaisin suuntautuvien lentokoneiden on tehtävä nostamalla hyökkäyskulma positiiviseksi vetämällä nenä ylöspäin (mikä työntäisi nenää kohti taivasta ylösalaisin) alaspäin). Tämä saa hyökkäyskulman muuttumaan ja muuttumaan + ve. Hyökkäyskulma + ve tarkoittaa, että siipi kokee elämän nyt niin, että ylösalaisin suuntautuva taso nousee ylöspäin (Tämä vastaa normaalia tasoa, jossa on – hyökkäyskulma ja siten negatiivinen nosto).

kommentit

• Tämä ei ’ ei selitä, miksi siipi, jossa ei ole nousua, tai yksi, jolla on symmetrinen poikkileikkaus ylhäältä alas tai sellainen, jonka pohjapinta on pidempi kuin yläpinta, voi tuottaa nousun.
• @DanHulme +1 tai kuinka kaarevilla tasoilla voi lentää ylösalaisin.
• @Jan Hudec, sinun tulisi ymmärtää ero Bernoullin ’ periaatteen ja yhtälön välillä. Lauseessa todetaan: ” Nestedynamiikassa Bernoulli ’ -periaate toteaa, että johtamattoman nesteen invisidi virtaukselle nesteen nopeus tapahtuu samanaikaisesti paineen laskun tai nesteen laskun kanssa ’ s potentiaalienergia. ” missä yhtälönä toisaalta yritti saada kvantitatiivisia tuloksia bernoulli ’ -periaatteesta, mutta ei onnistu, koska se ennustaa vääriä tuloksia
• TÄMÄ VASTAUS ON VIRHEET . Bernoullin ’ yhtälö pitää riittävän tarkasti siiven ympärillä. Mutta Bernoullin ’ yhtälö tarvitsee nopeuden paineen tuottamiseksi, ja selitys miksi siiven yläpuolella on suurempi nopeus, on väärä. Siiven ylä- ja alapuolella olevaa aluetta ei ole rajattu, joten ilmassa on runsaasti vapautta valita sen ’ nopeuden jakauma. Se ei myöskään vastaa todellisuutta, koska alue kasvaa siiven yläpuolelta edestä taakse ja pienenee siiven alapuolelle samalla tavalla, mutta nopeuden jakaumat eivät noudata samanlaista profiilia.

Taso lentää useilla mekanismeilla. Ensimmäinen on siipikammion aiheuttama Bernoulli-vaikutus, joka tuottaa paine-eron työntämällä siipeä ylöspäin, kun se liikkuu eteenpäin ilman läpi. Huomaa, että linnuilla on kaarevat siivet. On kuitenkin mahdollista, että koneessa on täysin tasaiset siivet ja ei lainkaan nousua, joten on virhe ajatella, että tämä on ainoa nostolähde (kuten jotkut yllä olevista vastauksista ovat tehneet).

Siipijuuren kulma on myös tärkeä. Jos työnnät kätesi kulmaan auton ikkunasta, tunnet sen pakotetun ylöspäin. Sama vaikutus saavutetaan lentokoneessa kääntämällä siivet hiukan ylöspäin rungon tasoon nähden.

Lopuksi sinun on tiedettävä, että syyllä, jolla kone pysyy korkealla, ei ole mitään tekemistä hissin kanssa, mutta pinnan kanssa, jonka se esittelee maahan. Ensisijainen taso ylöspäin pitävä voima on ilmavastus, joka on tämän pinta-alan funktio. Tämän ilmavastuksen voima on paljon suurempi kuin kahden edellisen vaikutuksen aiheuttama voima. Esimerkiksi tärkein suunnittelukriteeri lentokoneelle on, onko sillä neliönmuotoinen vai pyöreä / soikea runko. Neliön muotoinen runko tuo enemmän pinta-alaa maahan, mikä parantaa tehokkuutta pysyessä korkealla. Tästä syystä melkein kaikilla varhaisilla lentokoneilla oli neliömäiset rungot. Pyöreä runko on kuitenkin tehokkaampi eteenpäin liikkuminen kuin neliö, joten nopeutta varten rakennetussa tasossa pyöreä on parempi. Pyöreällä rungolla varustettu lentokone kulkee nopeammin, mutta on vähemmän polttoainetehokas kuin neliön rungon omaava.

Sama väite pätee siipien pinta-alaan. Mitä suurempi siipi, sitä enemmän ilmavastus. Tästä syystä purjelentokoneilla on suhteellisen suuret siivet moottoroituun lentokoneeseen verrattuna. Suuren siiven haittapuoli on sama kuin neliönmuotoisen rungon haitta: kone kulkee hitaammin.

Lyhyesti sanottuna on kolme tekijää, jotka pitävät lentokoneen korkealla: pystysuora ilmavastus alaspäin suunnatun pinta-ala, siipien kulma siipijuuressa ja Bernoulli-vaikutus, joka liittyy siipien kaarevuuteen.

Kommentit

• Kappale 3 saa pään satuttamaan … ei, että loput ovat paljon parempia. Kokeile tätä osoittamalla tiettyjä asioita, jotka voidaan käsitellä: neliön ja saman alueen ympyrän halkaisija on suurempi kuin neliön ’ Siksi saman sisäisen tilavuuden omaava pyöreä runko esittää enemmän, ei vähemmän, pintaa, joka on projisoitu maahan, kaikesta (pikku nollasta) hyväksi, joka tekee koneellesi.