5. Крыло как насос

Как утверждают законы Ньютона, крыло должно как-то изменить воздушный поток, чтобы получить подъёмную силу. Изменения в импульсе воздуха будут воздействовать на крыло. Для создания подъемной силы крыло должно отклонять воздух вниз, много воздуха.

Подъемная сила крыла равна изменению импульса воздуха, отклоняемого вниз. Импульс есть произведение массы на скорость. Подъемная сила крыла пропорциональна количеству воздуха, направленного вниз, умноженному на скорость уходящего вниз воздуха. Вот так просто. (Здесь мы использовали альтернативную формулировку второго закона Ньютона, связывающую ускорение объекта с его массой и его силой, F = ма) Для увеличения подъемной силы крыло может либо направлять вниз больше воздуха (увеличивать его массу), либо увеличивать его нисходящую скоростью. Эта нисходящая скорость за крылом называется «скос».

На рисунке показано, как скос видится пилоту (или в аэродинамической трубе). На рисунке также показано, как виден скос наблюдателю с земли, наблюдающему за крылом. Пилоту скос кажется примерно равным углу атаки. Для наблюдателя на земле, если он мог бы видеть поток воздуха, скос будет казаться почти вертикальным. Чем больше угол атаки, тем больше вертикальная скорость. Кроме того, при том же угле атаки, чем больше скорость крыла, тем больше вертикальная скорость. И увеличение скорости, и увеличение угла атаки увеличивают длину вертикальной стрелки. Именно эта вертикальная скорость создаёт подъёмную силу крыла.

Скос с точки зрения пилота и наблюдателя на земле.

Скос с точки зрения пилота и наблюдателя на земле.

Как уже говорилось, наблюдатель на земле видит, что воздух направляется почти прямо вниз позади самолета. Это может быть продемонстрировано путём наблюдения за плотным столбом воздуха позади пропеллера, бытового вентилятора, или под винтами вертолёта, все эти устройства являются вращающимися крыльями. Воздух, отрывающийся от лопастей под углом, будет принимать форму конуса, а не прямого столба. Если самолет пролетит над очень большой чашей весов, весы покажут массу самолёта.

Для Цессны 172, летящей на скорости 200 км/ч, вертикальная скорость скоса равна 16,7 км/ч. Чтобы держать в воздухе массу самолёта в 1 тонну, крыло должно прокачивать 2,5 тонны воздуха в секунду! На самом деле, как будет видно дальше, эта оценка может быть раза в два ниже реальной величины. Объём прокачиваемого вниз воздуха для Боинга 747, требующегося для создания подъёмной силы для его 360 тонн взлётного веса действительно невообразимо огромен.

Прокачивание или отклонение вниз такой массы воздуха является очень сильным аргументом против объяснения, что подъёмная сила – это просто поверхностный эффект крыла. В самом деле, для того, чтобы накачать 2,5 т/сек, крыло Цессны 172 должно привести в движение весь воздух в радиусе 3 метров над крылом. (Воздух весит приблизительно 1 кг/куб.м на уровне моря.) Фотография ниже иллюстрирует поток воздуха, направленный вниз от крыла. Огромная траншея, пробитая в облаках скосом с самолёта, который только что пролетел над ними.

Скос

 ℜ 

Рубрика статьи: Как летают самолеты?

Последние материалы

Полковник Даниэль Ле Рой дю Вивье
Даниэль Ле Рой дю Вивье родился в Амерсфорте (Голландия) 13 января 1915 года. 31 июля 1935 года, после обучения на факультете коммерческих наук в Католическом университете Левена, Ле Рой дю... >>
Жан де Сели-Лоншан
Жан де Сели-Лоншан, бельгиец, родился в 1911 году. Он, как и многие другие, покинул страну после капитуляции 28 мая 1940 года (король, главнокомандующий армии, решил избежать ненужного кровопролития). Чтобы продолжить... >>
Жан Оффенберг (продолжение)
Оффенберг вступил в РАФ 30 июля, и прибыл в Саттон-Бридж в тот же день, чтобы пройти обучение в 6-й авиашколе. Здесь он переучился на пилота Харрикейна и 17 августа был... >>
RJStech.com 2010—2013©

Воспроизведение, полное и частичное цитирование материалов должно сопровождаться прямой активной гиперссылкой на портал RJStech.com.