Løftekraft

løftekraft

Mediefiler på Wikimedia Commons

Løftekraften er en komponent af den samlede aerodynamiske kraft, vinkelret på kroppens hastighedsvektor i en væske- eller gasstrøm, som følge af asymmetrien af strømmen rundt om kroppen. Den samlede aerodynamiske kraft er integralet af trykket omkring vingeprofilens kontur .

${\mathbf {Y}}+{\mathbf {P}}=\oint \limits _({\partial \Omega }}p{\mathbf {n}}\;d\partial \Omega$

hvor:

Y er løftekraften,
P - fremstød ,
$\delvis \Omega$ - profilgrænse,
p er trykværdien,
n - profil normal

Ifølge Zhukovskys teorem er løftekraftens størrelse proportional med mediets tæthed, strømningshastigheden og cirkulationsstrømningshastigheden .

Tilnærmelsesvis kan fremkomsten af løft forklares ved, at på grund af tilstedeværelsen af inerti og viskositet i gassen, der strømmer rundt om vingen i en angrebsvinkel , der ikke er nul, skal gassen fra siden af den positive angrebsvinkel accelerere, overvinde inerti, for at indhente den "løbske" overflade af vingen, og på den anden side krympe under påvirket løbeflade. Som et resultat har vi følgende komponenter i løftekraften:

en ændring i retningen af gasstrømmen og dens acceleration på den ene side, deceleration på den anden og afbalanceres af løftekraften i henhold til loven om bevarelse af momentum .
trykforskellen svarende til sjældenhed på den ene side af vingen og kompression på den anden, forårsager fremkomsten af en kraft rettet mod en positiv angrebsvinkel.

Du kan læse mere om sammenhængen mellem mediets felter for hastigheder, tryk, inerti og viskositet i beskrivelsen af Bernoulli -ligningerne og Navier-Stokes-ligningen .

Hvis luftstrømningshastigheden over vingen er større end luftstrømningshastigheden under vingen, svarer dette ifølge Bernoulli-ligningen til et trykfald . Løftekraften kan beregnes ved hjælp af formlen , hvor er lufttætheden og er vingens areal. Betegner luftstrømmens hastighed i forhold til vingen gennem , og hastigheden af cirkulationsstrømmen gennem , får vi , , — Zhukovskys formel [2] . ${\displaystyle v_{1))$ ${\displaystyle v_{2))$ ${\displaystyle \Delta p=p_{2}-p_{1))$ $F_{p}=(p_{2}-p_{1})S={\frac {\rho }{2))(v_{1}^{2}-v_{2}^{2} )S$ $\rho$ $S$ $u$ $v$ $v_{1}=u+v$ $v_{2}=uv$ $F_{p}={\frac {\rho }{2}}(v_{1}^{2}-v_{2}^{2})S={\frac {\rho }{2} }(v_{1}+v_{2})(v_{1}-v_{2})S={\frac {\rho }{2}}2u2vS=2{\rho }Svu$

Løftekoefficient

Løftekoefficienten er en dimensionsløs størrelse, der karakteriserer løftekraften af en vinge med et bestemt profil ved en kendt angrebsvinkel . Koefficienten bestemmes eksperimentelt i en vindtunnel eller ifølge Zhukovskys teorem .

John Smeaton beregnede allerede i det 18. århundrede løftekorrektionsfaktoren (herefter Smeatons koefficient , ikke angivet i formlen) for beregningsformlen for løftekraft. Formlen ser sådan ud [3] :

Y=C_{y}{\frac {\rho V^{2}}{2}}S

hvor:

Y

- løftekraft (N),

C_{y}

- løftekoefficient afhængig af angrebsvinklen (opnået empirisk for forskellige vingeprofiler),

\rho

— lufttæthed i flyvehøjde (kg/m³)

V

— hastigheden af den modkørende strøm (m/s),

S

er det karakteristiske areal (m²).

Formlen til beregning af luftmodstand ligner den ovenfor, bortset fra at luftmodstandskoefficienten bruges i stedet for løftekoefficienten . $C_{x}$ $C_{y}$

Korrektionsfaktoren, hvis værdi ifølge Smeatons beregninger var 1,005, har været brugt i mere end 100 år, og kun Wright-brødrenes forsøg , hvorunder de fandt ud af, at løftekraften, der virkede på svævefly, var svagere end beregnet, gjorde det er muligt at forfine "Smeaton-koefficienten" til en værdi på 1, 0033.

Noter

↑ Luftstrøm over en vinge . Hentet 15. april 2021. Arkiveret fra originalen 27. april 2021.
↑ Kabardin O. F., Orlov V. A., Ponomareva A. V. Valgfrit kursus i fysik. 8. klasse. - M .: Uddannelse , 1985. - Oplag 143.500 eksemplarer. - S. 151-152.
↑ Clancy LJ Aerodynamik, afsnit 4.15

Links

Kræfter, der virker på flyet
løftekraft Tyngdekraft fremstød Træk