날개는 어떻게 양력을 생성합니까?

최저를 확인하려면 분자 수준에서 상승 :

모든 공기 분자는 관성, 압력 및 점성 효과 사이의 동적 평형에 있습니다.

• 관성은 입자의 질량이 원하는 것을 의미합니다. 이전과 같이 이동하며 그렇지 않으면 확신 할 수있는 힘이 필요합니다.
• 압력은 공기 입자가 항상 진동하고 다른 공기 입자로 튀는 것을 의미합니다. 튀어 오를수록 주변에 더 많은 힘을가합니다.
• 점도는 이러한 진동으로 인해 공기 분자가 이웃의 속도와 방향을 취하는 경향이 있음을 의미합니다.

날개 윗부분의 흐름

이제 기류로 : 날개가 아음속 속도로 접근하면 윗면 위의 저압 영역이 앞쪽의 공기를 빨아들입니다. 이렇게보십시오 : 공기 패킷의 위와 아래에서 분자의 튕김 현상이 적고 (= 압력이 적습니다), 이제 그 패킷의 아래쪽과 위쪽에있는 공기의 튕김 현상이 감소하지 않으면 공기 분자가 위쪽으로 그리고 날개쪽으로 밀려납니다. 공기 패킷은 날개쪽으로 상승하고 가속되어 저압 영역으로 빨려 들어갑니다. 가속으로 인해 패킷은 길이 방향으로 늘어나고 속도가 빨라짐에 따라 압력이 떨어집니다. 확산은 흐름 방향으로 발생합니다. 패킷은 왜곡되고 길이 방향으로 늘어나지 만 흐름과 직교하는 방향으로 수축합니다. 이 수축은 그 날개를위한 공간을 만들기 위해 필요합니다. 같은 목적으로 초음속 흐름에서 감속 합니다. 거기에 도착하면 그 아래의 날개가 이동 경로에서 멀어지고 그 경로가 변경되지 않는지 ” ” 확인합니다. , 날개와 공기 패킷 사이에 진공이 형성됩니다. 마지 못해 패킷은 경로를 변경하고 날개의 윤곽을 따릅니다. 이것은 분자가 방향을 바꾸도록 더 낮은 압력을 필요로합니다.이 빠르게 흐르는 저압 공기는 차례로 새로운 공기를 앞뒤로 빨아들입니다. , 계속해서 감속하고 날개의 뒤쪽 절반에서 이전 압력을 되찾고 새로운 흐름 방향으로 흘러 나옵니다.

날개 위쪽 윤곽선이있는 경우에만 양력이 발생할 수 있습니다. 날개의 앞쪽 가장자리 주위를 흐르는 공기의 초기 경로에서 멀어지고 아래쪽으로 기울어집니다. 이것은 캠버 또는 공격 각일 수 있습니다. 둘 다 동일한 효과를 갖습니다. 캠버는 윤곽의 점진적인 변화를 허용하기 때문에 공격 각도보다 더 효율적입니다.

날개 아래쪽으로 흐르는 흐름

아래로 끝나는 공기 패킷 날개는 덜 들어 올림과 가속을 경험할 것이며, 고도로 구불 구불 한 익형의 볼록한 부분에서는 압축을 경험할 것입니다. 또한 캠버 및 / 또는 경사 날개가 그 아래의 공기를 아래로 밀어내어 날개 아래의 패킷에 대해 더 많은 압력과 위에서 튀는 것을 생성하기 때문에 유동 경로를 변경해야합니다. 두 패킷 모두 후단 가장자리에 도착하면 약간의 하향 속도가 빨라집니다.

날개 뒤에서 두 패킷은 관성으로 인해 잠시 동안 아래쪽 경로를 따라 계속되고 다른 공기를 아래쪽과 옆으로 밀어냅니다. 그 위에는 이전에 옆으로 밀렸던이 공기가 이제 두 패킷 위의 공간을 채울 것입니다. 육안으로 보면 이것은 두 개의 큰 소용돌이처럼 보입니다. 그러나이 와류의 공기는 더 이상 날개에 작용할 수 없으므로 항력이나 양력에 영향을주지 않습니다. 예쁜 그림을 포함하여 효과에 대한 자세한 내용은 여기 를 참조하세요.

리프트는 여러 가지 동일한 방식으로 설명 될 수 있습니다.

위에 설명 된 압력 장 그림에 따라 양력은 날개의 상하 표면 사이의 압력 차이입니다. 분자는 윗면보다 아래쪽에서 날개 피부에 더 많이 튕기고 그 차이는 양력입니다.

또는 거시적 사진을 보시면 특정 질량의 공기가 아래로 가속되었습니다. 날개, 그리고 이것은 그 공기에 작용하는 힘이 필요했습니다. 이 힘은 항공기를 공중에 유지하는 것입니다.

날개를 블랙 박스로보고 유입 및 유출되는 공기의 충격에만주의를 기울이면 날개는 하향 성분을 추가하여 충격을 변화시킵니다. 이 임펄스 변화의 반력은 양력입니다.

어느 쪽이든 동일한 결과를 얻을 수 있습니다. 참고 : 대부분의 방향 변경은 후미 가장자리가 아닌 익형의 앞쪽 부분에서 발생합니다!

양력은 정의의 문제입니다.

양력과 유도 항력은 모두 날개에 작용하는 압력의 일부입니다. 날개에 작용하는 모든 압력을 더하면 결과 벡터가 약간 뒤로 향하게됩니다. 흐름 방향 구성 요소는 드래그이고 이동 방향에 직교하는 구성 요소는 들어 올립니다. 이것은 단순성을 위해 만들어진 정의 일뿐입니다.

댓글

• 이건 훌륭합니다. 특히 분자에 대한 미니 강의를 감사하게 생각합니다. 이해하는 데 도움이되었습니다. 이 btw를 읽는 다른 사람을 위해 DanHumes 답변도 확인하십시오. 리프트가 생성되는 방식에 대한 일반적인 신화 중 일부를 살펴 봅니다. ‘도 매우 유용합니다.
• 대단한 답변이었습니다!
• 좋은 답변입니다. youtube.com/watch?v=zp1KzGQdouI 는 Bernoulli 없이도 모션 / 리프트가 가능함을 보여줍니다.
• 흐름에 대해 질문이 있습니다. 날개의 아래쪽 : 주변보다 압력이 더 높거나 날개의 위쪽보다 ” 덜 감소 “가 있습니까? 그리고 나는 어딘가에서 날개의 아래쪽 공기가 느려지고 빨라진다는 것을 읽었습니다. 사실입니까? 아니면 공기가 단지 ” 덜 가속됩니다 : 날개 윗면보다 더 빠르게?
• @Konrad 세부 사항은 익형의 두께에 따라 다릅니다. 공격 각이 높은 얇은 익형에서는 아래쪽의 흐름이 느려지고 압력이 주변보다 높습니다. 대부분의 경우 압력과 속도는 주변에 가깝습니다. 낮은 공격 각의 두꺼운 익형에서는 마지막 문장이 정확합니다. 아래쪽에서는 공기가 덜 가속됩니다. 실행이 끝나면 공기는 주변 속도와 압력을 다시 가정하므로 이전 상태에 따라 속도가 빨라지거나 느려집니다.

간단한 답변 : 주변의 공중에 하향 세력을 행사합니다.

긴 답변 : NASA의 Glenn Research Center의 일부 봉사자들은 다음과 같이 썼습니다. 여러 페이지에 걸친 매우 훌륭한 설명, 각 기여 효과를 개별적으로 다루고, 학교에서 들었을 수있는 설명이 작동하지 않는 이유에 대한 몇 가지 토론을합니다. 탐색이 약간 펑키하기 때문에 각 페이지를 짧은 요약과 함께 개별적으로 연결하겠습니다.

Lift from Pressure-Area

유체가 물체 위로 이동할 때 (또는 그 반대의 경우) 압력은 지점마다 다릅니다.이 압력 차이로 인해 전체적인 힘이 있습니다. 베르누이 방정식을 사용하여이 힘을 계산할 수 있지만 시작하려면 유체의 속도 (날개의 각 지점에서)를 알아야합니다. “베르누이 효과”로만 설명 할 수는 없습니다. 베르누이 효과는 공기를 통해 움직이는 모든 것에 똑같이 적용되기 때문입니다.

흐름 선회

날개의 양쪽 표면은 공기의 흐름을 전환합니다. 바닥 표면은 공기의 흐름을 바꾸고 (공기가 날개에서 튀어 나옴) 곡선 상단 표면은 공기가 튀어 나옵니다. 흐름의 회전은 단지 끌기보다는 양력을주는 것입니다. 베르누이 효과에서 압력 차의 원인으로 회전을 보거나 단순히 동등하고 반대의 힘.

NASA 사이트에서는 논의되지 않는 흐름 회전을 모델링하는 또 다른 방법이 있습니다. Kutta-Joukowski 정리에 대해 들어 본 적이 있다면 이것이 관련됩니다. 공기가 날개 (또는 다른 물체) 주위로 구부러 질 때 두 가지 특별한 점이 있습니다. 날개의 앞쪽에서 공기 중 일부는 상단 위로 가고 일부는 하단 아래로 이동하지만 둘 사이에 지점이 있습니다. 반대 상황은 날개 뒤쪽에서 발생하며 상단에서 공기가 표면이 바닥으로 들어온 공기와 만납니다 ( “동일한”공기는 아님 : 아래 잘못된 이론 # 1 참조).이 두 점을 정체 점 이라고합니다. 정상적인 물체에서는 수직으로 서로 같은 높이이지만 날개 뒤쪽이 날카 롭기 때문에 날개가 충분히 빠르게 움직일 때 뒤쪽 정체 지점이 뒤쪽에 형성됩니다. 그것은 앞쪽의 정체 점보다 낮습니다. 이것은 공기의 순 움직임이 아래쪽으로 향한다는 것을 의미합니다. 그것은 흐름의 회전이 시작되는 곳이고 정리를 통해 얼마나 많은 양력을 얻을 수 있는지 계산할 수 있습니다.

잘못된 이론 # 1 : 동일한 운송 시간

말했듯이 베르누이 효과를 호출하려면 윗면의 공기가 더 빨리 움직이는 이유를 설명합니다. 교사들은 종종 윗면의 공기가 바닥면의 공기와 만나야하기 때문이라고 주장합니다. 이는 단순히 잘못된 것이며이를 시연 할 수있는 멋진 시뮬레이터가 있습니다.

잘못된 이론 # 2 : 스킵 스톤

이 페이지는 사람들이 공기가 날개의 바닥 표면에서 “튀어 나오지만”윗면을 무시하는 것을 인식하는 경우에 대해 설명합니다. 표면.

잘못된 이론 # 3 : 벤 투리

어떤 사람들은 날개의 윗면을 반으로 상상합니다. 벤 투리 노즐 (유체를 수축시켜 유체의 흐름을 가속화하는 노즐).이 속도 차이는 압력 차이 (다시 베르누이 효과)를 일으키지 만 날개가 전혀 노즐처럼 작동하지 않는 것으로 나타났습니다. / p>

Bernoulli와 Newton

이 마지막 페이지는 잘못된 이론이 잘 알려진 물리학 (Newton “의 법칙 또는 베르누이 효과), 상황에 맞게 모든 것을 지나치게 단순화하려고합니다. 그래서 그들은 잘못된 예측을하는 설명으로 끝납니다.

댓글

• 제 생각에 이해하기 가장 쉬운 것은 설명을 바꾸는 흐름입니다. 내 말은, 당신은 그것을 거의 느낄 수 있습니다;]
• -1 Kutta-Joukowski 정리와 흐름 회전에 대한 잘못된 설명. 유동 회전은 양력의 원인이 아니라 양력의 효과 (압력 차이에 의해 생성됨)라는 것을 기억해야합니다.
• @VictorJuliet : 둘 다 원인과 결과가 아닙니다. 둘 다 유체 흐름의 속성입니다. 그러나 설명을 위해이 대답의 방향은 정확합니다. 주로 반대 방향은 불가능 이기 때문입니다. Kutta-Joukowski 정리에서 리프트를 유도 할 수 있지만 ‘ 리프트에서 Kutta-Joukowski 정리를 유도 할 수는 없습니다.
• Kuta에 대한 설명에 대한 유일한 잘못된 점 -Joukowski 정리는 공기의 관성 인 후방 정체 지점이 움직이는 이유를 언급하지 않는다는 것입니다.
• @VictorJuliet : 나는 ‘ Kutta-Joukowski ‘의 정리를 사용하여 후방 정체 지점이 움직인다는 것을 증명하기위한 텍스트 (그렇게하고 리프트를 유도하는 방법 만 명시). 그것을 설명하지 않습니다. 그것은 왜 그것이 후행 가장자리 (흐름의 관성)로 이동하는지, 왜 그것이 앞 가장자리 아래로 이동하는지 (공격 각 + 후단 가장자리에 있음을 이미 알고 있음)를 설명하지 않습니다.

비행기가 리프트를 생성하는 방법

비행기가 비행하는 이유 뒤에는 일반적으로 두 가지 인기있는 사고 분야가 있습니다 (반박 된 등 시간 이론 제외). 어떤 사람들은 그것이 뉴턴의 제 3 법칙의 적용에 기인한다고 생각하고 다른 사람들은 그것이 날개의 상단과 하단의 압력 차에 의해 발생한다고 생각합니다. 기본적으로 “뉴턴”설명과 “고 / 저 압력”설명 모두 NASA는 기사에서이를 인정하지만 (아래 두 번째 참조 참조) 궁극적 인 설명은 물리적 인 설명보다는 수학적 적용에 훨씬 더 중점을 둡니다.

뉴턴의 제 3 법칙

뉴턴의 제 3 법칙에서 순 공기 역학적 힘은 상대 바람이 아래쪽으로 방향을 전환하여 발생합니다. 공기에있는 날개의 힘을 설명하는 벡터 다이어그램을 보면이 방향 전환은 날개에 의한 바람에 가해지는 힘에 의해 발생하는 것으로 보입니다. 날개의 현 선 (선행 가장자리와 후행 가장자리 사이의 선). 뉴턴의 제 3 법칙 때문에 이것은 반대 방향으로 날개에 바람에 의한 힘을 초래합니다 (위쪽으로 그리고 현선에 다소 직각을 이룹니다).이 위쪽의 순 공기 역학적 힘은 양력과 유도 된 항력을 설명합니다. 비행기의 표면에 의한 항력 인 기생 항력과 혼동하지 말아야합니다. 평면 뒤의 낙하산은 기생 항력에 기여하며 모든 에어 포일은 생성 될 때 어느 정도의 유도 항력을 생성합니다.

날개 바닥에서 이러한 공기의 방향 전환은 간단하게 설명 할 수 있습니다. 상대 바람이 바닥에 부딪 히고 익형의 수직 힘에 의해 익형에서 멀어집니다.

날개 상단에서 공기는 Coanda 효과로 알려진 현상에 의해 방향이 바뀌어 층류가 발생합니다 (상대 바람이 날개를 따라 아래로 향합니다).압력과 관련된 두 번째 주요 양력 생성 현상을 설명 할 때 바람이이 층류를 따르는 이유를 자세히 설명하겠습니다 (Coanda 효과를 이해하려면 해당 섹션의 정보가 필요하므로)

고압 / 저압

Patm (대기압)에 비해 날개 바닥에 더 높은 기압이 있습니다. ). 이는 경로가 에어 포일에 의해 차단되고 방향이 바뀔 때 기류가 집중되기 때문입니다. 공기의 농도가 높을수록 압력이 높아집니다.

마찬가지로 익형의 상단에서 공기 흐름이 날개의 상단 표면에 직접 도달하는 것이 방지되어 공기 입자의 농도가 낮은 공극을 생성합니다. 더 낮은 압력. 유체는 자연적으로 고압에서 저압으로 흐르기 때문에 날개 위의 Patm 공기는 아래로 “흡입”되어 날개 표면을 껴안습니다. 그러나이 층류 (위에서 논의했듯이)에도 여전히 날개 상단에 저압 영역이 존재합니다. 층류의 공기는 여전히 Patm에 해당 영역을 복원하기에 충분하지 않습니다. 이것은 익형의 압력 맵을 보면 찾을 수 있습니다. 날개 위에 저압 영역이 있음을 알 수 있습니다. 층류가 존재합니다.이 섹션에서는 층류가 존재하는 이유에 대해서도 답을 얻었어야합니다 (위의 뉴턴의 제 3 법칙 부분의 마지막 부분 참조).

마지막으로 더 높은 압력 (단위당 힘)이 있기 때문입니다. 에어 포일에 가해지는 힘은 뉴턴의 세 번째 법칙 (위에서 자세히 설명 됨)에 의해 발생하는 순 공기 역학적 힘과 유사한 방향으로 불균형하고 위쪽을 향합니다. 이것은 순수한 공기 역학적 힘에 기여합니다.

Bernoulli에 따르면 날개 상단의 공기 흐름이 하단에 비해 더 낮기 때문에 날개 상단의 공기 흐름이 하단보다 빠르게 이동합니다. ” s 방정식 (기본적으로 기류에서 압력이 감소하면 속도가 증가하고 그 반대도 마찬가지 임) 이 게시물 상단의 흐름도. 이것이 “동일한 시간”이론 (날개 상단의 기류가 이동 거리가 더 멀기 때문에 더 빨리 이동해야한다는)가 널리 받아 들여지는 이유 일 수 있습니다. 상단의 기류가 더 빨리 이동하지만 “거리가 멀기 때문에”가 아닙니다.

이것은 또한 뒤에서 뒤에서 볼 수있는 (특정 조건에서) 볼 수있는 소용돌이 치는 공기 소용돌이 인 “날개 끝 소용돌이”를 설명합니다. 이것은 날개의 바닥에서 나오는 고압 공기가 날개 끝에서 소용돌이 치면서 상단의 저압 영역을 중화 시키려고하기 때문입니다 (유체가 고압에서 저압으로 이동하는 경향이 있기 때문입니다). 날개 상단의 압력을 약간 높이고 (결과적으로 하단의 압력을 줄임) 압력 차이를 줄이십시오. 그러나 비행기가 움직이고 있기 때문에 에어 포일이 움직일 때 아래에서 위로 이동하는 모든 공기가 목적지에 도달하는 것은 아닙니다. 이 고압 공기 흐름은 양력을 감소시킵니다 (압력 차이를 감소시키기 때문에). 이것이 윙렛이 발명 된 이유입니다 (날개 끝의 수직 날개 확장)- -이 f의 일부를 차단하려면 리프트를 낮추고 증가시킵니다 (따라서 연료 효율성). “지상 효과”또는 비행기가지면에 가까울 때 양력을 증가시키는 현상은지면이 공기를 방해하여 날개 위의 저압을 중화 시키려고하는 바람 때문입니다.

최종 의견

공기 역학적 현상이 하나 더 있습니다. 이 설명과 관련된 것은 “스톨”입니다. 익형이 실속되면 많은 양의 양력이 풀리고 더 이상 중력에 대응할 수 없어 비행기가지면으로 추락합니다. 조종사로서 저는 실속을 여러 번 연습했으며 실속으로 이어지는 두 가지 눈에 띄는 일이 있습니다. 하나는 공격 각도를 높이기 시작할 때 비행기가 속도를 상당히 느리게한다는 것입니다. 이 경우 일어나고있는 것은 날개의 총 힘이 뒤로 기울어 져 있기 때문에 대부분 양력보다는 유도 항력이 발생합니다 (특정 지점까지 공격 각이 증가하면 양력이 증가합니다. 각도는 극도의 양력이 감소하기 시작하고 항력은 계속 증가합니다). 마지막으로 비행기가 멈췄을 때 마치 코드가 끊어진 것처럼 비행기 옆에서 갑자기 아래로 멍청이가 느껴집니다.이 경우 날개가 임계 공격 각에 도달하고 날개 상단의 층류 (위에 자세히 설명 됨)가 분리되었습니다 (날개 상단의 낮은 압력이 더 이상 바람을 아래로 끌어 당길 수 없기 때문입니다. 그 큰 각도로 바람의 속도 벡터를 변화시키는 데 필요한 힘으로서의 표면은 그 압력 차이에 의해 발휘 될 수 없습니다. 비행기가 실속하면 실속에서 “복구”하기 위해 층류를 기류에 다시 부착해야합니다. 이 작업은 멍에를 사용하여 아래로 내리면됩니다.

미래에 나는 주어진 익형의 양력을 계산하는 방법에 대한 수학적 설명과 다른 것을 탐색하는 방법으로이 게시물을 확장하고 싶습니다. 리프트 계수, 레이놀즈 수, 임계 공격 각도 계산 방법 및 관련 주제와 같은 관련 항목입니다.이 필드는 일반적으로 경험적 데이터가 지배적이며 복잡한 수학으로 일부에 침입하는 것은 어렵지만 재미 있습니다. 미래의 길을 언급하다 , 특히 컴퓨터는 이제 이러한 수학적 모델을 처리 할 수 있고 실험보다 훨씬 빠르게 처리 할 수 있습니다.

유용한 출처 :

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/ 비행기 /wrong2.html

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

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

댓글

• 애니메이션 GIF의 경우 +1, 매우
• 이 youtube.com/watch?v=zp1KzGQdouI 는 Bernoulli 없이도 모션 / 리프트가 가능함을 보여줍니다.

아직도 정확하다는 가장 간단한 대답은 물체가 공중을 통해 이동할 수 있다는 것입니다. 힘은 앞쪽의 공기를 밀어 내야합니다 (중력, 엔진, 운동량 등). 어). 더 많은 공기가 아래로 밀렸다가 위로 (예 : 날개) 밀려 난 경우 그 차이를 양력이라고합니다.

댓글

• ‘ 꽤 깔끔한 높은 수준의 설명입니다.
• 엘리베이터가있는시기를 설명합니다. 특히 날개 가 생성하는 이유에 대해서는 언급하지 않습니다.
• 논리를 확장하면 날개에 특별한 것이 없음을 알 수 있습니다. 상황이 맞으면 어떤 모양이든 양력을 생성 할 수 있습니다. 날개 모양은 더 많은 공기를 아래로 밀고 위로 올리는 데 더 좋습니다 (예 : 벽돌).
• @Koyovis-소리의 속도 매체는 매체를 밀어 냄으로써 생성되는 양력과 관련이 없습니다. 아메리카 컵 경주에서 사용되는 것과 같은 물을 통과하는 에어로 포일에도 똑같은 물리학이 적용됩니다. 링크
• @Koyovis 질문을받지 못했습니다. 속도는 그것과 관련이 없습니다. 힘 (f = ma)은 매체를 이동시키는 데 필요하며, 그 힘은 차량의 동력 (엔진, 중력 등)에서 비롯됩니다. 앞으로 이동 한 자료는 뒤로 밀고 (끌기) 아래로 밀린 자료는 위로 밀립니다 (들어 올림).

날개는 공기를 아래쪽으로 밀어 올리는 리프트를 생성합니다. 어렸을 때 나는 열린 차창 밖으로 손을 내밀고 기울 이곤했다. 위로 힘이있다. 평판이이를 수행합니다.

따라서 항공기 날개는 평평한 판이 될 수 있지만, 불행히도 평평한 판은 상단의 흐름이 즉시 분리되기 때문에 양력을 생성하자마자 많은 항력을 생성합니다 (위 그림의 곡선 나선형). 이 효과는 평평한 플레이트 대신 캠버 플레이트를 사용하여 감소 할 수 있으며, 상부 표면의 소용돌이를 줄입니다.

그러나 캠버 플레이트가 더 기울어지면 곧은 평판과 같은 방식으로 많은 항력이 발생한다는 문제가 남아 있습니다. . 물방울 모양은 흐름이 연결된 상태로 유지함으로써 평판보다 드래그 효율이 높습니다. 물방울 횡단면이있는 캠버 플레이트 이외의 날개 횡단면은 무엇입니까?

상단에서 가속하는 공기와 낮은 압력 등을 볼 때, 특히 그로부터의 양력 생성을 설명하고 싶다면 약간 혼란스러워집니다. 궁극적으로 양력은 공기를 아래쪽으로 가속하여 생성되며 질량의 연속성은 위쪽의 공기가 가속되어야 함을 의미합니다. 원인 이라기보다는 효과입니다.

설명

• 평판은 설계 공격 각도에서 가장 효율적입니다. 익형을 두껍게 만들면 항력이 증가하지만 잘 작동하는 공격 범위는 넓어집니다.
• @PeterK ä mpf 변경했습니다.

여기에 에어 포일에 대한 John S. Denker의 웹북 링크가 있습니다. 이것은 날개가 작동하는 방식에 대한 확실한 설명 일 것입니다. John Denker는 확인할 가치가있는 웹 사이트를 많이 보유하고 있습니다.

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

최적 선 : 150,000 파운드 항공기가 머물러야합니다. 공기는 통과하는 공기에 150,000 lbft의 운동량을 부여해야합니다. 기압 차이 (등)에 대해 이야기 할 수는 있지만 설명의 시작에 불과합니다. 동일한 이동 시간 또는 날개 곡률이 날개를 작동하게 만든다고 생각한다면 반드시 읽어야합니다.

댓글

• 당신이 그것을 게시 할 때 그 링크를 읽는 중간. 좋은 읽기입니다. 동의합니다.

이를 이해하는 간단한 방법은 날개는 팬의 블레이드 역할을합니다. 올바른 각도로 공기를 통과하면 상단에 진공이 형성됩니다. 공기가 원활하게 이동하고 팽창하여 진공을 생성하려면 앞쪽 끝이 둥글어야합니다.

평평한 바닥 및 기타 모양은 단순히이 효과를 극대화하지만 반드시 필요한 것은 아닙니다. 그렇기 때문에 날개가 직각으로 공기에 닿으면 거꾸로 비행 할 수 있습니다. (직각이 아닙니다.)

댓글

• 낮은 압력, 예, 그러나 ” vacuum ” 양식은 매우 잘못되었습니다.
• @Federico 실제 진공 상태는 아닙니다. 상대적인 진공이라고 말해야 할 것 같습니다.
• 앞쪽 끝이 ‘ 실제로 리프트를 생성하기 위해 둥글 필요는 없습니다. BillOer ‘의 링크에 이유가 설명되어 있습니다. 그렇게했다면 종이 비행기, 연 및 일부 종류의 글라이더는 ‘ 날지 못했습니다.
• @DanHulme 저는 ‘ 양력의 요소가 아니라 불규칙한 공기 흐름을 피해야한다고 말하는 것입니다.

업데이트 :이 게시물 하단의 흐름 전환에 대한 자체 실험 참조

저는 독립적 인 과학 저널리스트입니다. 저는 리프트에 대한 신화와 잘못된 설명에 대해 많은 연구를했고이 설명이 그 결과입니다.

문제. 우리가 알다시피 일반적으로 양력 생성 원리와 매그너스 효과는 많은 출처에서 잘못 이해되고 잘못 설명됩니다. 익형 돌출부 주위의 속도 (또는 매그너스 효과의 경우 회전하는 구 / 실린더) 및 관련 저압 (베르누이 효과)이 원인이 아닙니다. 리프트는 자주 언급되지만 공기의 가속이기 때문에 리프트 생성을 지원합니다. 그러나 양력의 일부이기 때문에 양력 메커니즘에서 여전히 중요한 요소입니다 (힘 = 질량 x 가속 ). 흐름 속도 증가로 인한이 추가 가속은 흐름을 회전시키는 힘과 관련된 정상 가속도에 추가 될 수 있습니다.

실제 원인 . 또한 일반적으로 허용되는 것은 리프트의 실제 원인 이 에어 포일의 각도 나 모양에 의해 아래쪽으로 향하는 공기와이 힘은 NASA에서 설명한 것처럼 반대 방향으로 힘을 발생시킵니다. 그러나 메커니즘은 많은 사람들에게 여전히 불분명합니다. 이해하기 쉬운 매우 쉬운 자체 개발 실험과 예제를 통해 조금 더 통찰력을 제공하려고합니다. (이 비디오 데모 참조). 우리는 흐름을 돌리기 위해 힘이 필요하다는 것을 알고 있습니다. 따라서 처짐이 클수록 힘이 더 커집니다. 회전은 실제로 가속입니다. 회전하는 동안 반대 방향으로 동일한 힘이 있어야합니다 (뉴턴의 제 3 법칙). 이것은 에어 포일의 실제 리프트입니다. 특정 반경의 흐름 회전 (동작)이 반대 힘 (반응)의 동일한 반경을 생성한다는 것이 분명합니다. 가속 된 기류에 대한 에어 포일의 반응은 에어 포일 표면과 경계층의 상호 작용에 의해 발생한다는 것을 이해하는 것이 중요합니다.

중심 압력. 에어 포일에 대한 action = reaction을 만드는 핵심은 에어 포일에 공기가 덜 달라 붙지 않으면 필요한 상호 작용이 일어나지 않기 때문에 공기의 점도입니다. 힘은 익형의 모든 곳에서 작용하지만 압력 중심 (CP)이 발생하며 평균 편향이 가장 크므로 가장 큰 작용 = 반응 지점도 있습니다. 이것은 양력이 익형에 작용하는 점입니다. 전개 된 플랩으로 쉽게 확인할 수 있습니다.플랩은 후단 가장자리에서 공기의 더 큰 편향을 일으키므로 압력의 중심이 플랩없이 후단 가장자리로 더 많이 이동합니다.

The Real 양력. 공기가 아래쪽으로 편향됨에 따라 공기는 반대 방향으로 힘을 가하여 결과적으로 날개 아래쪽에 압력이 가해집니다. 위쪽 방향으로 더 큰 벡터. 그러나 날개의 윗면에는 압력이 낮아짐에 따라 더 작은 벡터가 있습니다. 왜냐하면 여기는 위쪽 방향의 힘에 의한 압력의 추론이기 때문입니다. 결과는 위쪽으로 순 힘입니다. 이 수직 압력 저하가 실제 양력입니다.

요약 : 상대적으로 접선 압력이 낮습니다. 베르누이 부분이며 양력의 가속 부분 인 감소 (흐름 방향으로 작용). 그리고 우리는 실제로 에어 포일을 위로 움직이게하는 양력의 뉴턴 부분 인 거대한 수직 압력 감소를 가지고 있으며, 이는 에어 포일에서 압력의 중심이 위치하고 결과적인 양력이 작용하는 곳을 결정합니다. 에어 포일의 등압선 그림에서 볼 수있는 대부분의 압력은 수직이며 접선 방향은 거의 없습니다. 이것은 흐름 방향 (Bernoulli)의 압력 감소가 실제 생성 된 양력과 일치하지 않는다는 공기 역학 학자의 초기 측정에 해당합니다. 흐름 방향의 압력 감소와 수직 방향의 압력 감소 사이의 관계를 이해하려면 양력을 생성하기위한 흐름의 편향은 항상 압력 구배 , 따라서 유동이 익형의 상단에서 속도가 빨라지고 압력이 감소한 다음 (Bernoulli의 원리) 상승력을 생성하기 위해 아래쪽으로 회전하면 유동이 감속되고 압력이 증가합니다. 이러한 에어 포일 상부의 압력 증가는 아래로 가속되는 공기에 의해 상부의 압력이 감소하는 것에 비해 무시할 수있는 수준입니다. 따라서 에어 포일이 위로 이동하고 양력이 있습니다.

한 가지 더 예. 0의 공격 각도로 날아가는 평평한 플레이트 날개가 뒤쪽 가장자리에서 아래쪽을 향하는 플랩을 가지고 있다고 상상해보십시오. 이 날개의 윗면에만 공기 흐름이 있다고 상상해보십시오. 흐름이 장애물을 통과하지 않기 때문에 흐름의 가속 및 관련 압력 저하가 없습니다. 흐름 속도가 감소하여 유동 압력을 증가시킵니다 (Bernoulli).하지만 흐름이 아래로 편향됨에 따라 반대 방향의 힘이 동시에 작용하여 상단에 작용합니다. 측면에는 훨씬 더 중요한 압력이 있습니다. 감소 (위로 향하는 힘이 “수직”동작으로 인한 압력 감소는 실제 양력입니다.

업데이트 : 흐름에 대한 자체 실험 Turning. 2018 년 9 월 26 일 개인 흐름 중 자체 개발 한 카드 보드 비행 날개 장치로 테스트 실험을 돌려서 나는 오랫동안 의심했던 이론에 대한 증거를 강하게 찾았습니다. 이것은 회전의 가파른 정도와 관련하여 유동 회전 거리의 중요성을 포함합니다. 간단히 설명 : 회전 거리가 회전 각도보다 더 중요해 보입니다. 날개를 던질 때 그리고 압력 중심의 위치를 추정 할 때 날개의 방향에 관계없이 항상 가장 긴 회전을 가진 쪽이 가장 가파른 회전을 가진 쪽에서 승리했습니다.

테스트 결과 :

-앞에서 아래쪽을 가리키는 짧은 가파른 곡선, 긴 뒤쪽의 덜 가파른 곡선은 위쪽을 향합니다. > 결과 : 양의 운동량, 기수는 위로 이동합니다. 이것은 앞쪽의 우세한 아래쪽을 가리키는 곡선이 뒤쪽에있는 곡선의 효과입니다. 음의 공격 각이 될 것이므로 기수를 내리는 순간을 생성합니다.

-앞에서 위쪽을 가리키는 길고 덜 가파른 곡선, 아래쪽을 가리키는 뒤쪽의 짧고 가파른 곡선 . > 결과 : 긍정적 인 모멘텀, 기수 상승. 이것은 앞쪽에있는 길고 덜 가파른 곡선의 효과입니다. 이것이 양의 공격 각이기 때문입니다.

내 결과는 흐름이 앞쪽 가장자리에서 회전한다는 사실과 일치합니다. 익형의 가장 큰 모멘텀을 생성하지 않는 동안에는그러나 최대 캠버 지점 이후의 후행 모서리로의 회전이 길수록 승리하므로 CP 모멘텀을 생성합니다. 그러나 같은 길이의 두 곡선 사이의 전투에서 가장 가파른 각도의 곡선이 승리하는 것은 논리적으로 보입니다.

양력, 흐름 회전 및 회전을 실험하기 위해 자체 개발 한 장치 중 하나입니다. 압력 중심 : FWSCLm 데모 (Flying Wing Stability & CL 이동) . 전면의 펜은 무게 중심을 조절하기 위해 안팎으로 움직일 수 있습니다. 뒤쪽의 플랩은 양력의 중심을 조절하기 위해 날개 프로필의 곡률을 높이거나 줄이는 데 사용됩니다. 사이드 뷰

댓글

• 댓글없이 반대표에 대해 들으세요. 대지. 당신의 날개는 실제로 Airfoil Tools의 그물에있는 느리고 높은 리프터처럼 보입니다. 나는 또한 얇고 둥근 날개 아래가 유쾌하게 느린 (보행 속도) 발사 글라이더를 만든다는 것을 발견했습니다. 더 얇은 날개가 바람 침투에 더 좋습니다 (항력이 적음). 독수리 날개와 알바트 로스 날개를 비교하면 날개 디자인에 대한 좋은 통찰력을 얻을 수 있습니다.
• 날개에 대한 의견을 보내 주셔서 감사합니다. 두꺼운 날개 하이 리프트 프로파일은 단거리 비행에서 강화 된 효과를 확인하기 위해 유동 선회에 대한 특정 테스트를 위해 설계되었습니다. 당신이 말했듯이, 더 얇은 것이 더 적은 항력에 더 좋습니다. 나는 또한 유연한 곡선을 가진이 날개의 곡선 형 평판 버전을 가지고 있습니다. 여기에서 실제로 작동합니다. 동영상은 실제로 자동 피치 수정을 보여줍니다. vimeo.com/ …
• 또한 권장 돛, 특히 지브 돛을 공부합니다. 날개 상단을 가로 지르는 공기의 ” 가속 “은 말도 안됩니다. 공기는 ” 유체 “도 아니며 압축 가능한 가스입니다. 흐름 회전은 실제로 날개 상단의 저압과 관련이 있습니다. 위대한 Coanda는 편향된 공기 흐름이 날개 (위쪽)와 공기 흐름 (아래쪽)이 채우려 고하는 국부적 저점을 생성한다는 것을 깨달았습니다.
• 하지만 우리는 ” 점성 ” 주변 공기를 하천으로 끌어들이는 공기 (또는 물)의 이동 효과. 간단한 싱크대 흡입기는 강력한 진공을 생성합니다. 양력은 또한 기류가 각진 표면 (날개 바닥)에 부딪혀서 생성됩니다. 리프트 소스가 두 개 이상 있습니다. 나는 어느 것이 가장 효율적인지 이해하려고 계속 노력합니다. 날개의 바닥을 덮으면 글라이더가 더 빠르고 더 멀리 갈 수있는 것처럼 보이므로 익형의 상단 위로 들어 올릴 수 있습니다.
• 그리고 마지막으로 날개 아래에있는 에어 램 효과 (높은 압력) 밑받침 날개 (U2의 ” 덮개 ” 날개 끝 참고) 및 낙하산. 나는 이것이 가장 힘들고 비효율적이라고 생각하지만 매우 느린 비행 속도를 만들 수 있습니다!

작은 공이 움직일 때 구심력을 생성하는 방법 곡면에? 그 이유는 중력입니다. 작은 공이 빨간색 화살표를 따라 속도를 가질 때 작은 공은 표면의 법선 방향을 따라 떠나는 경향이 있으므로 곡면에 작은 공의 힘이 감소하여 작은 공의 구심력이 감소합니다. 표면을 따라 움직이는 공이 얻어집니다.

표면의 작은 공을 공기로 바꿉니다. 공기가 움직이지 않을 때 곡면의 공기의 힘이 F라고 가정하고, 공기가 빨간색 화살표 방향을 따라 속도를 가질 때 곡면의 공기의 힘은 f입니다. 곡면의 법선 방향을 따라 떠나는 경향이 있으므로 F> f. 따라서 공기는 곡면을 따라 이동하는 구심력을 가지므로 곡면을 따라 공기가 이동합니다.

곡면에 공기가 가하는 힘은 기압입니다. 기압의 감소는 곡면에서 공기가 가하는 힘의 감소입니다.

여기서 곡면은 날개와 비슷합니다.

댓글

• 이 답변에 동의하지 않습니다 ‘. 사람들은 중력이 양력의 생성에 관여한다고 생각할 수 있기 때문에 중력에 대한 언급은 문제를 어렵게 만듭니다. 더 나은 이미지는 공이 직선으로 이동하고 곡면과 충돌하는 것입니다. 이것은 중력의 필요성을 피하고 익형과의 비유를 더 잘 만듭니다. 또한 곡률이 없으면 압력도 감소하여 설명에 ‘ 표시되지 않습니다.
• @ROIMaison 공기의 경우 ‘ 기압이 감소하는 정상적인 움직임 추세에 대해 이야기하고 있습니다.
• @ ROIMaison aviation.stackexchange.com/a/70283/42162

양력은 압력 차이 로 인해 날개를 가로 질러 생성되는 힘입니다. 따라서 기본적으로 날개 위와 아래에서 다른 압력을 얻을 수 있다면 양력이있을 것입니다. 이제 기본 뉴턴의 법칙에서이 힘은 고압 영역에서 저압 영역으로 향하게됩니다. 상대적으로 적은 힘으로 표면을 밀어내는 저압 영역에 비해 고압 영역이 표면에 더 많은 힘을 가해 표면을 밀어 낼 것이기 때문입니다.

자, 중요한 것은 이 압력 차이를 만드는 것입니다. 이것은 유체의 흥미로운 특성을 이용하여 달성됩니다. 빠르게 흐르는 유체는 느리게 움직이는 유체에 비해 압력이 낮습니다. 이 속성은 다양한 수학적 수단으로 제공 할 수 있으며 Bernoulli의 원리 . 따라서 Bernoulli의 원리 는 수학적 유체의 고유 한 특성을 표현합니다.

이제 양력을 얻기 위해, 에어 포일 아래 및 위의 유체 속도와 같은 방식으로 에어 포일 주위에 흐름을 가짐으로써 필요한 압력 차이를 생성 할 수 있습니다. 다르다. 이것은 비대칭이되는 방식으로 날개 (Camber)의 모양을 변경함으로써 달성됩니다. 비대칭은 다음과 같은 이유로 익형의 상단 및 하단 부분에 다른 속도를 유발합니다.

유체가 익형의 앞쪽 가장자리에 도달하면 유체의 일부가 위쪽으로 이동하고 일부는 위로 이동합니다. 아래쪽으로 이동합니다. 에어 포일의 비대칭으로 인해 위로 이동 한 유체는 에어 포일 아래로 이동 한 유체에 비해 이동할 단면적이 적습니다. 유체가 이동할 수있는 영역의 차이는 서로 다른 영역에서 유체의 속도 차이를 만듭니다. 단면이 작은 영역에서는 빠르게 이동하고, 단면이 큰 영역에서는 느리게 이동하는이 유체의 특성은 질량 보존을 적용하여 수학적 형태로 도출 할 수 있으며 연속성의 원리 .

따라서 변경된 유체 속도는 압력 구배를 생성하며, 이는 차례로 날개에 힘을 발생시키는 리프트라고합니다. 이제이 양력은 어느 방향 으로든 가능합니다 (날개 표면의 매우 작은 영역에 매우 작은 힘을 통합하여 알 수 있음). 이 힘의 구성 요소는 항공기 속도 방향에 수직 을 lift 힘, 여기서 다른 구성 요소는 평행 그러면 비행기의 속도가 드래그 힘에 포함됩니다.

EDIT

유체 거동을 제어하는 방정식을 매우 정확하게 표현하기 위해 Bernoulli의 원리가 잘못되었다고 주장 할 수 있습니다. 케이스 Navier Stoke의 방정식은 유효하지만 이해를 위해 모든 시간 불변 (안정), 압축 가능, 보이지 않음 흐름 베르누이 방정식을 따르는 것으로 간주 할 수 있습니다.

또한 실제 유체의 경우 베르누이 방정식을 대부분 따르지 않지만 일반적인 동작은 베르누이 방정식을 통해 정확한 압력 강하를 계산할 수는 없지만 유속 증가에 따른 압력 감소는 여전히 관찰됩니다. 이러한 경우 Navier Stoke의 방정식을 사용하여 흐름 속도 증가로 인해 생성 된 압력 강하를 정확하게 계산합니다.

편집 2

대칭 날개의 경우 흐름이 날개를 대칭으로 볼 경우 날개는 양력을 생성하지 않습니다. 따라서 본질적으로 무 접점 각도가 0 인 대칭 날개는 그렇지 않음을 의미합니다. 리프트를 생성하십시오. 대칭 날개에서 양력을 얻으려면 흐름에 대해 어느 정도 각도로 배치되어 흐름이 “비대칭”으로 보이도록하므로 위의 설명을 사용하여이 경우 생성되는 생명을 설명 할 수 있습니다.

편집 3

거꾸로 비행하는 비행기에 대한 설명 : 일반 비행기가 비행하는 경우 , 포지티브 어택 각이 필요합니다.이 평면에 속도 축 롤을 180도 지정하면 어택 각도가 -ve 인 평면이 나오므로 음의 리프트가됩니다.그러나 비행기는 음의 양력으로 비행을 지속 할 수 없습니다. 따라서 거꾸로 비행하는 비행기가해야 할 일은 기수를 위로 당겨 -ve 공격 각도를 양수로 높이는 것입니다 (즉, 기수를 하늘을 향해 거꾸로 밀면 아래로 비행기). 이로 인해 공격 각도가 변경되어 + ve가됩니다. + ve 각도의 공격은 이제 날개가 거꾸로 된 평면이 위쪽 방향으로 들어 올릴 수있는 생명체를 경험한다는 것을 의미합니다 (이는 공격 각도가-ve 인 일반 평면과 동일하므로 음의 들어 올림).

댓글

• 이것은 ‘이 날개가 왜 캠버가 없는지 또는 날개가있는 날개가 있는지 설명하지 않습니다. 대칭 횡단면 상단-하단 또는 하단 표면이 상단 표면보다 긴 단면은 양력을 생성 할 수 있습니다.
• @DanHulme +1 또는 캠버가있는 평면이 거꾸로 비행하는 방법
• @Jan Hudec, Bernoulli ‘의 원리와 방정식의 차이점을 이해해야합니다. 정리는 다음과 같습니다. ” 유체 역학에서 Bernoulli ‘의 원칙은 비전 도성 유체의 비 점성 흐름에 대해 유체의 속도는 압력 감소 또는 유체의 위치 에너지 감소와 동시에 발생합니다. ‘ ” 여기서 방정식은 반면 bernoulli ‘ 원칙의 정량적 결과를 얻으려고했지만 잘못된 결과를 예측한다는 사실 때문에 얻지 못했습니다.
• 이 답변은 틀 렸습니다 . Bernoulli ‘ 방정식은 날개 주위에 충분한 정밀도를 유지합니다. 그러나 Bernoulli ‘ 방정식은 압력을 유도하기 위해 속도가 필요하며 날개 위의 속도가 더 높은 이유에 대한 설명은 올바르지 않습니다. 날개 위와 아래 영역은 제한되지 않으므로 공기는 속도 분포를 ‘ 선택할 수있는 자유가 많습니다. 또한 면적이 날개 위에서 앞뒤로 증가하고 날개 아래에서 비슷한 방식으로 감소하기 때문에 현실과 일치하지 않지만 속도 분포는 유사한 프로필을 따르지 않습니다 ‘.
• 경계 레이어 효과를 무시하는 경우에만 정답이 아닙니다.

평면 여러 메커니즘으로 날아갑니다. 첫 번째는 날개가 공기를 통해 전진 할 때 날개를 위쪽으로 밀어 올리는 압력 차이를 생성하는 날개 캠버로 인한 베르누이 효과입니다. 새는 날개가 구불 구불하다는 점에 유의하십시오. 그러나 날개가 완전히 평평하고 캠버가 전혀없는 평면을 가질 수 있으므로 이것이 유일한 양력 원천이라고 생각하는 것은 잘못입니다 (위의 일부 답변이 수행 한 것처럼).

날개 뿌리의 각도도 중요합니다. 차창 밖으로 비스듬히 손을 내밀면 위쪽으로 밀리는 느낌이 듭니다. 이 같은 효과는 기체의 평면에 대해 날개를 약간 위쪽으로 기울임으로써 항공기에서 달성됩니다.

마지막으로 비행기가 위에 머무르는 이유는 양력과 관련이 없다는 점을 알고 있어야합니다. 표면적과 함께 지상에 나타납니다. 비행기를 지탱하는 주된 힘은이 표면적의 함수 인 공기 저항입니다. 이 공기 저항의 힘은 이전 두 가지 효과에 의해 생성 된 힘보다 훨씬 큽니다. 예를 들어, 평면의 주요 설계 기준은 사각형 동 체인지 원형 / 타원형 동 체인지 여부입니다. 정사각형 동체는지면에 더 많은 표면적을 제공하므로 높은 수준에 머무를 때 더 효율적입니다. 이러한 이유로 거의 모든 초기 항공기에는 사각형 동체가있었습니다. 그러나 둥근 동체는 정사각형 동체보다 전진하는 것이 더 효율적이므로 속도를 위해 만들어진 비행기에서는 원형이 더 좋습니다. 동체가 둥근 항공기는 속도가 더 빠르지 만 사각형 동체를 사용하는 항공기보다 연료 효율성이 떨어집니다.

날개 면적도 마찬가지입니다. 날개가 클수록 공기 저항이 커집니다. 이러한 이유로 글라이더는 동력 항공기에 비해 상대적으로 큰 날개를 가지고 있습니다. 큰 날개의 단점은 정사각형 동체의 단점과 같습니다. 비행기가 느려집니다.

다시 요약하자면, 항공기를 높이 유지하는 세 가지 요소가 있습니다. 아래쪽을 향한 수직 공기 저항입니다. 표면적, 날개 뿌리에서 날개의 각도, 날개의 캠버와 관련된 Bernoulli 효과.

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• 문단 3 머리가 아파요 … 나머지가 훨씬 낫다는 건 아닙니다. 실제로 해결할 수있는 특정 사항을 지적하는 정신으로 다음을 시도해보십시오. 동일한 영역의 정사각형과 원의 경우 원의 지름이 정사각형보다 더 큽니다 ‘ 따라서 동일한 내부 용적의 원형 동체는 비행기에 영향을 미칠 모든 (약간에서 0으로) 이익을 위해지면에 투사 된 표면이 더 많거나 적지 않게 나타납니다.