Эффект земли и коэффициент подъемной силы

Отложив на время «эксперимент», мы видим, что эффект земли действительно увеличивает подъемную силу. Первая картинка отличного справочника Chapter 17 Ground Effect говорит о многом. Как часто говорит нам один из самых выдающихся писателей, вихрь скатывается со всей задней кромки, а не только с кончиков крыльев.

Дальнейшее чтение сравнивает влияние земли (на индуктивное сопротивление) на 1 длине пролета, 1/4 длины пролета и 1/10 длины пролета. 1/10 длины пролета снизили индуктивное сопротивление более чем на 40% !

Причины этого могут лежать не только в «коэффициенте подъемной силы», который касается типа аэродинамического профиля и угла атаки.

На первом снимке видно, что поток вниз уменьшился. Судя по графикам, сваливание (верхнего крыла) происходит при нижнем угле атаки. Это означает ослабление циркуляции над верхней частью крыла, что приводит к более раннему отрыву потока. Казалось бы, это ухудшает эффект земли, но...

Большая подъемная сила создается за счет увеличения плотности воздуха под крылом . Это мало чем отличается от явления «водных лыж», когда (гораздо) большая плотность воды может удерживать весь вес человека на скорости менее 20 узлов. Водные лыжи не известны своей максимальной подъемной силой.

Существует также мнение, что эффект земли отдаляет вихри законцовки крыла от законцовки крыла.

Таким образом, повышенная плотность воздуха под крылом позволяет самолету сохранять подъемную силу при более низком угле атаки. В сочетании с уменьшенным вихревым сопротивлением законцовки крыла индуктивное сопротивление уменьшается по мере увеличения близости к земле.

Как упоминалось в этом превосходном ответе , эффект земли самолетов можно смоделировать как дополнительную подъемную силу от зеркального отражения самолета. На изображении выше показан эффект на хвостовом оперении, основное крыло идентично.

Эту теорию подъемной линии Прандтля можно объяснить как дополнительную подъемную силу от зеркального отражения крыла. Приложение G.7 Торенбека содержит некоторое расширение эффекта земли с выпущенными закрылками, с тремя диаграммами его влияния на подъемную силу аэродинамического профиля ниже.

График б. показаны два наклона подъемной силы крыла в условиях влияния земли и вне его. Для заданного угла атаки$\alpha$, там действительно выше$C_L$в эффекте земли.

Эффект земли сложен. Это потому, что на самом деле он состоит как минимум из двух эффектов, объединенных одним термином:

1. След не может продолжаться вниз за крылом, поэтому он деформируется, когда его блокирует земля, и
2. Воздушный поток на нижней стороне крыла частично перекрыт.

Первый эффект зависит от высоты крыла относительно размаха, а второй – от высоты задней кромки относительно хорды крыла. Следовательно, построение графика всех эффектов по одному единственному параметру будет действительным только для узкого диапазона условий, а их исключение делает график бесполезным.

Возьмем угол атаки (AoA): при низком угле атаки наклон кривой подъемной силы выше, чем при свободном потоке, а при большом угле атаки он становится ниже. Hing AoA также означает большие индуктивные углы, так что здесь эффект блокировки следа землей становится более выраженным и уменьшает индуктивные эффекты. Сказать, что «эффект земли увеличивает наклон кривой подъемной силы», справедливо только для низкого угла атаки.

Далее, AoA основывается на определении эталонной хорды крыла. Он не включает подъемную силу, обеспечиваемую изгибом, и не дает понять, как крутка, изменения в аэродинамических профилях, отклонения закрылков и размыв изменяют местную подъемную силу по размаху. Только когда эта информация включена, эффект земли может быть правильно описан.

Или посмотрите, как измеряется рост. Это высота передней кромки, линии четверти хорды или задней кромки? Некоторые авторы даже опускают это различие и, кажется, думают, что не имеет значения, как определяется высота относительно земли. Это также делает их графики бесполезными.

А есть авторы, которые представляют свои результаты без ярлыков и легенд. Ваш вопрос свидетельствует о том, что вы являетесь частью этой отдельной группы. К сожалению, это также делает ваш график бесполезным.