Lyftkraft

lyftkraft

Mediafiler på Wikimedia Commons

Lyftkraften är en komponent av den totala aerodynamiska kraften, vinkelrät mot kroppens hastighetsvektor i ett vätske- eller gasflöde, till följd av asymmetrin i flödet runt kroppen. Den totala aerodynamiska kraften är integralen av trycket runt vingprofilens kontur .

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

var:

Y är lyftkraften,
P - dragkraft ,
$\partiell \Omega$ — profilgräns,
p är tryckvärdet,
n - profil normal

Enligt Zhukovskys teorem är storleken på lyftkraften proportionell mot mediets densitet, flödeshastigheten och cirkulationsflödeshastigheten .

Ungefärligt kan uppkomsten av lyft förklaras av det faktum att på grund av närvaron av tröghet och viskositet i gasen som strömmar runt vingen i en anfallsvinkel som inte är noll , måste gasen från sidan av den positiva anfallsvinkeln accelerera, övervinna tröghet, för att komma ikapp med vingens "springande" yta, och å andra sidan, krympa under påverkan löpyta. Som ett resultat har vi följande komponenter i lyftkraften:

en förändring i riktningen av gasflödet och dess acceleration å ena sidan, retardation å andra sidan och balanseras av lyftkraften enligt lagen om bevarande av momentum .
tryckskillnaden som motsvarar sällsynthet på ena sidan av vingen och kompression på den andra, orsakar uppkomsten av en kraft riktad mot en positiv anfallsvinkel.

Du kan läsa mer om sambandet mellan mediets hastighetsfält, tryck, tröghet och viskositet i beskrivningen av Bernoulli -ekvationerna och Navier-Stokes-ekvationen .

Om luftflödeshastigheten ovanför vingen är större än luftflödeshastigheten under vingen, så motsvarar detta enligt Bernoullis ekvation ett tryckfall . Lyftkraften kan beräknas med formeln , där är luftdensiteten och är vingens yta. Betecknar hastigheten på luftflödet i förhållande till vingen genom , och hastigheten på cirkulationsflödet genom , får vi , , — Zhukovskys formel [2] . ${\displaystyle v_{1))$ ${\displaystyle v_{2))$ ${\displaystyle \Delta p=p_{2}-p_{1))$ $F_{p}=(p_{2}-p_{1})S={\frac {\rho }{2))(v_{1}^{2}-v_{2}^{2} )S$ $\rho$ $S$ $u$ $v$ $v_{1}=u+v$ $v_{2}=uv$ $F_{p}={\frac {\rho }{2}}(v_{1}^{2}-v_{2}^{2})S={\frac {\rho }{2} }(v_{1}+v_{2})(v_{1}-v_{2})S={\frac {\rho }{2}}2u2vS=2{\rho }Svu$

Lyftkoefficient

Lyftkoefficienten är en dimensionslös storhet som kännetecknar lyftkraften hos en vinge med en viss profil vid en känd anfallsvinkel . Koefficienten bestäms experimentellt i en vindtunnel , eller enligt Zhukovskys sats .

John Smeaton beräknade redan på 1700-talet lyftkorrektionsfaktorn (hädanefter Smeatons koefficient , anges inte i formeln) för lyftkraftsberäkningsformeln. Formeln ser ut som [3] :

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

var:

Y

- lyftkraft (N),

C_{y}

- lyftkoefficient beroende på anfallsvinkeln (erhållen empiriskt för olika vingprofiler),

\rho

— luftdensitet på flyghöjd (kg/m³),

V

— det mötande flödets hastighet (m/s),

S

är det karakteristiska området (m²).

Formeln för att beräkna luftmotstånd liknar den ovan, förutom att luftmotståndskoefficienten används istället för lyftkoefficient . $C_{x}$ $C_{y}$

Korrektionsfaktorn, vars värde, enligt Smeatons beräkningar, var 1,005, har använts i mer än 100 år, och endast Wright-brödernas experiment , under vilka de fann att lyftkraften som verkade på segelflygplan var svagare än beräknat, gjorde det är möjligt att förfina "Smeaton-koefficienten" till ett värde av 1,0033.

Anteckningar

↑ Luftflöde över en vinge . Hämtad 15 april 2021. Arkiverad från originalet 27 april 2021.
↑ Kabardin O. F., Orlov V. A., Ponomareva A. V. Valfri kurs i fysik. 8: e klass. - M .: Education , 1985. - Upplaga 143 500 ex. - S. 151-152.
↑ Clancy LJ Aerodynamik, avsnitt 4.15

Länkar

Krafter som verkar på planet
lyftkraft Allvar sticka Drag