Sa bawat aviation design bureau ay may kuwento tungkol sa pahayag ng punong taga-disenyo. Ang may-akda lamang ng pahayag ang nagbabago. At parang ganito: "Nakikipag-ugnayan ako sa mga eroplano sa buong buhay ko, ngunit hindi ko pa rin maintindihan kung paano lumipad ang piraso ng bakal na ito!". Sa katunayan, pagkatapos ng lahat, ang unang batas ni Newton ay hindi pa nakansela, at ang eroplano ay malinaw na mas mabigat kaysa sa hangin. Kinakailangang malaman kung anong puwersa ang hindi nagpapahintulot sa isang multi-toneladang makina na mahulog sa lupa.
Mga paraan ng paglalakbay sa himpapawid
May tatlong paraan sa paglalakbay:
- Aerostatic, kapag ang pag-angat mula sa lupa ay isinasagawa sa tulong ng isang katawan na ang tiyak na gravity ay mas mababa kaysa sa density ng hangin sa atmospera. Ito ay mga balloon, airship, probe at iba pang katulad na istruktura.
- Reactive, na siyang matinding puwersa ng isang jet stream mula sa nasusunog na gasolina, na nagbibigay-daan upang madaig ang puwersa ng grabidad.
- At, sa wakas, ang aerodynamic na paraan ng paglikha ng elevator, kapag ang kapaligiran ng Earth ay ginagamit bilang isang sumusuportang substance para sa mga sasakyang mas mabigat kaysa sa hangin. Ang mga eroplano, helicopter, gyroplane, glider at, nga pala, gumagalaw ang mga ibon gamit ang partikular na pamamaraang ito.
Aerodynamic forces
Ang isang sasakyang panghimpapawid na gumagalaw sa himpapawid ay apektado ng apat na pangunahing multidirectional forces. Karaniwan, ang mga vector ng mga pwersang ito ay nakadirekta pasulong, paatras, pababa at pataas. Iyon ay halos isang swan, cancer at pike. Ang puwersang nagtutulak sa eroplano pasulong ay nabuo ng makina, ang paatras ay ang natural na puwersa ng paglaban ng hangin, at ang pababa ay ang gravity. Well, sa halip na hayaang mahulog ang eroplano - ang pag-angat na nabuo ng daloy ng hangin dahil sa daloy sa paligid ng pakpak.
Karaniwang kapaligiran
Ang estado ng hangin, ang temperatura at presyon nito ay maaaring mag-iba nang malaki sa iba't ibang bahagi ng ibabaw ng mundo. Alinsunod dito, ang lahat ng mga katangian ng sasakyang panghimpapawid ay magkakaiba din kapag lumilipad sa isang lugar o iba pa. Samakatuwid, para sa kaginhawahan at pagdadala ng lahat ng mga katangian at kalkulasyon sa isang karaniwang denominator, sumang-ayon kaming tukuyin ang tinatawag na karaniwang kapaligiran na may mga sumusunod na pangunahing mga parameter: presyon 760 mm Hg sa ibabaw ng antas ng dagat, density ng hangin 1.188 kg bawat metro kubiko, bilis ng tunog 340.17 metro bawat segundo, temperatura +15 ℃. Habang tumataas ang altitude, nagbabago ang mga parameter na ito. Mayroong mga espesyal na talahanayan na nagpapakita ng mga halaga ng mga parameter para sa iba't ibang taas. Ang lahat ng aerodynamic na kalkulasyon, pati na rin ang pagtukoy ng mga katangian ng pagganap ng sasakyang panghimpapawid, ay isinasagawa gamit ang mga indicator na ito.
Ang pinakasimpleng prinsipyo ng paggawa ng lift
Kung sa paparating na daloy ng hanginupang maglagay ng isang patag na bagay, halimbawa, sa pamamagitan ng pagdidikit ng iyong palad sa bintana ng isang gumagalaw na kotse, maaari mong maramdaman ang puwersang ito, gaya ng sinasabi nila, "sa iyong mga daliri". Kapag pinihit ang palad sa isang maliit na anggulo na may kaugnayan sa daloy ng hangin, agad na naramdaman na bilang karagdagan sa paglaban ng hangin, isa pang puwersa ang lumitaw, humila pataas o pababa, depende sa direksyon ng anggulo ng pag-ikot. Ang anggulo sa pagitan ng eroplano ng katawan (sa kasong ito, ang mga palad) at ang direksyon ng daloy ng hangin ay tinatawag na anggulo ng pag-atake. Sa pamamagitan ng pagkontrol sa anggulo ng pag-atake, makokontrol mo ang pag-angat. Madaling makita na sa isang pagtaas sa anggulo ng pag-atake, ang puwersa na nagtutulak sa palad pataas ay tataas, ngunit hanggang sa isang tiyak na punto. At kapag umabot ito sa isang anggulo na malapit sa 70-90 degrees, ito ay tuluyang mawawala.
Papak ng eroplano
Ang pangunahing bearing surface na lumilikha ng pag-angat ay ang pakpak ng sasakyang panghimpapawid. Ang profile ng pakpak ay karaniwang kurbadong hugis ng patak ng luha gaya ng ipinapakita.
Kapag ang hangin ay umaagos sa paligid ng pakpak, ang bilis ng hangin na dumadaan sa itaas na bahagi ng pakpak ay lumalampas sa bilis ng mas mababang daloy. Sa kasong ito, ang static na presyon ng hangin sa itaas ay nagiging mas mababa kaysa sa ilalim ng pakpak. Ang pagkakaiba sa presyon ay nagtutulak sa pakpak pataas, na lumilikha ng pag-angat. Samakatuwid, upang matiyak ang pagkakaiba sa presyon, ang lahat ng mga profile ng pakpak ay ginawang walang simetriko. Para sa isang pakpak na may simetriko na profile sa zero anggulo ng pag-atake, ang pagtaas sa antas ng paglipad ay zero. Sa gayong pakpak, ang tanging paraan upang likhain ito ay baguhin ang anggulo ng pag-atake. May isa pang bahagi ng puwersa ng pag-aangat - inductive. Siya ayay nabubuo dahil sa pababang pahilig ng daloy ng hangin ng kurbadong ilalim na ibabaw ng pakpak, na natural na nagreresulta sa pataas na reverse force na kumikilos sa pakpak.
Pagkalkula
Ang formula para sa pagkalkula ng lakas ng pag-angat ng isang pakpak ng sasakyang panghimpapawid ay ang mga sumusunod:
Y=CyS(PV 2)/2
Saan:
- Cy - lift coefficient.
- S - wing area.
- V - libreng stream ng bilis.
- P - density ng hangin.
Kung ang lahat ay malinaw na may air density, wing area at bilis, ang lift coefficient ay isang value na nakuha sa eksperimentong paraan at hindi pare-pareho. Nag-iiba ito depende sa profile ng pakpak, ratio ng aspeto nito, anggulo ng pag-atake at iba pang mga halaga. Gaya ng nakikita mo, ang mga dependency ay halos linear, maliban sa bilis.
Itong mahiwagang coefficient
Ang wing lift coefficient ay isang hindi tiyak na halaga. Ang mga kumplikadong multi-stage na kalkulasyon ay na-verify pa rin sa eksperimentong paraan. Ito ay kadalasang ginagawa sa isang wind tunnel. Para sa bawat profile ng pakpak at para sa bawat anggulo ng pag-atake, mag-iiba ang halaga nito. At dahil ang pakpak mismo ay hindi lumilipad, ngunit bahagi ng sasakyang panghimpapawid, ang mga naturang pagsubok ay isinasagawa sa kaukulang pinababang mga kopya ng mga modelo ng sasakyang panghimpapawid. Ang mga pakpak ay bihirang masuri nang hiwalay. Ayon sa mga resulta ng maraming mga sukat ng bawat partikular na pakpak, posible na i-plot ang dependence ng koepisyent sa anggulo ng pag-atake, pati na rin ang iba't ibang mga graph na sumasalamin sa pag-asa.pag-angat mula sa bilis at profile ng isang partikular na pakpak, pati na rin mula sa inilabas na mekanisasyon ng pakpak. Ang isang sample na tsart ay ipinapakita sa ibaba.
Sa katunayan, ang coefficient na ito ay nagpapakilala sa kakayahan ng pakpak na i-convert ang pressure ng papasok na hangin sa lift. Ang karaniwang halaga nito ay mula 0 hanggang 2. Ang tala ay 6. Sa ngayon, ang isang tao ay napakalayo sa natural na pagiging perpekto. Halimbawa, ang coefficient na ito para sa isang agila, kapag ito ay bumangon mula sa lupa na may nahuli na gopher, ay umabot sa halagang 14. Malinaw mula sa graph sa itaas na ang pagtaas sa anggulo ng pag-atake ay nagdudulot ng pagtaas ng pagtaas sa ilang mga halaga ng anggulo.. Pagkatapos nito, mawawala ang epekto at napupunta pa sa kabilang direksyon.
Stall flow
Gaya nga ng sabi nila, lahat ay maganda sa katamtaman. Ang bawat pakpak ay may sariling limitasyon sa mga tuntunin ng anggulo ng pag-atake. Ang tinatawag na supercritical angle of attack ay humahantong sa isang stall sa itaas na ibabaw ng pakpak, na nag-aalis dito ng pag-angat. Ang stall ay nangyayari nang hindi pantay sa buong lugar ng pakpak at sinamahan ng katumbas, labis na hindi kasiya-siyang mga phenomena tulad ng pagyanig at pagkawala ng kontrol. Kakatwa, ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay hindi masyadong nakasalalay sa bilis, bagaman ito ay nakakaapekto rin, ngunit ang pangunahing dahilan para sa paglitaw ng stall ay masinsinang pagmamaniobra, na sinamahan ng mga supercritical na anggulo ng pag-atake. Dahil dito naganap ang nag-iisang pagbagsak ng sasakyang panghimpapawid ng Il-86, nang ang piloto, na gustong "magpakitang-tao" sa isang walang laman na eroplano na walang pasahero, ay biglang nagsimulang umakyat, na nagwakas nang malungkot.
Paglaban
Magkahawak-kamay sa pag-angat ay kaladkarin,pinipigilan ang sasakyang panghimpapawid mula sa paglipat ng pasulong. Binubuo ito ng tatlong elemento. Ito ang puwersa ng friction dahil sa epekto ng hangin sa sasakyang panghimpapawid, ang puwersa dahil sa pagkakaiba ng presyon sa mga lugar sa harap ng pakpak at likod ng pakpak, at ang inductive na bahagi na tinalakay sa itaas, dahil ang vector ng pagkilos nito ay nakadirekta hindi lamang pataas, na nag-aambag sa pagtaas ng pagtaas, kundi pati na rin pabalik, bilang isang kaalyado ng paglaban. Bilang karagdagan, ang isa sa mga bahagi ng inductive resistance ay ang puwersa na nangyayari dahil sa daloy ng hangin sa mga dulo ng pakpak, na nagiging sanhi ng mga daloy ng puyo ng tubig na nagpapataas ng bevel ng direksyon ng paggalaw ng hangin. Ang aerodynamic drag formula ay ganap na magkapareho sa lift force formula, maliban sa coefficient Su. Nagbabago ito sa koepisyent ng Cx at tinutukoy din sa eksperimento. Ang halaga nito ay bihirang lumampas sa isang ikasampu ng isa.
Drop-to-drag ratio
Ang ratio ng lift sa drag force ay tinatawag na aerodynamic na kalidad. Ang isang tampok ay dapat isaalang-alang dito. Dahil ang mga formula para sa puwersa ng pag-angat at puwersa ng pag-drag, maliban sa mga coefficient, ay pareho, maaari itong ipalagay na ang kalidad ng aerodynamic ng sasakyang panghimpapawid ay tinutukoy ng ratio ng mga coefficient na Cy at Cx. Ang graph ng ratio na ito para sa ilang mga anggulo ng pag-atake ay tinatawag na wing polar. Ang isang halimbawa ng gayong tsart ay ipinapakita sa ibaba.
Ang modernong sasakyang panghimpapawid ay may aerodynamic na kalidad na halaga na humigit-kumulang 17-21, at mga glider - hanggang 50. Nangangahulugan ito na sa sasakyang panghimpapawid ang wing lift ay nasa pinakamainam na kondisyon17-21 beses na mas malaki kaysa sa puwersa ng paglaban. Kung ikukumpara sa eroplano ng magkapatid na Wright, na nakakuha ng 6.5, kitang-kita ang pag-unlad ng disenyo, ngunit ang agila na may kapus-palad na gopher sa kanyang mga paa ay malayo pa rin.
Mga flight mode
Ang iba't ibang flight mode ay nangangailangan ng ibang lift-to-drag ratio. Sa cruising level flight, ang bilis ng sasakyang panghimpapawid ay medyo mataas, at ang lift coefficient, proporsyonal sa parisukat ng bilis, ay nasa mataas na halaga. Ang pangunahing bagay dito ay upang mabawasan ang paglaban. Sa panahon ng pag-alis at lalo na sa landing, ang koepisyent ng pag-angat ay gumaganap ng isang mapagpasyang papel. Ang bilis ng sasakyang panghimpapawid ay mababa, ngunit ang matatag na posisyon nito sa hangin ay kinakailangan. Ang isang mainam na solusyon sa problemang ito ay ang paglikha ng isang tinatawag na adaptive wing, na nagbabago sa kurbada nito at kahit na lugar depende sa mga kondisyon ng paglipad, humigit-kumulang sa parehong paraan tulad ng ginagawa ng mga ibon. Hanggang sa nagtagumpay ang mga taga-disenyo, ang pagbabago sa koepisyent ng pag-angat ay nakakamit sa pamamagitan ng paggamit ng mekanisasyon ng pakpak, na nagpapataas ng parehong lugar at ang kurbada ng profile, na, sa pamamagitan ng pagtaas ng paglaban, ay makabuluhang nagpapataas ng pagtaas. Para sa fighter aircraft, ginamit ang isang pagbabago sa sweep of the wing. Ginawang posible ng inobasyon na bawasan ang drag sa matataas na bilis at pataasin ang pag-angat sa mababang bilis. Gayunpaman, ang disenyo na ito ay naging hindi mapagkakatiwalaan, at kamakailan ang mga sasakyang panghimpapawid sa harap na linya ay ginawa gamit ang isang nakapirming pakpak. Ang isa pang paraan upang mapataas ang puwersa ng pag-angat ng isang pakpak ng sasakyang panghimpapawid ay ang dagdag na paghihip ng pakpak na may daloy mula sa mga makina. Ito ay ipinatupad sa militarAn-70 at A-400M transport aircraft, na, dahil sa property na ito, ay nakikilala sa pamamagitan ng pinaikling takeoff at landing distance.
