Как изменения воздушных масс, направления и интенсивности воздушных потоков влияют на подъемную силу?

Для простоты давайте заявим, что подъемная сила создается воздушным потоком над и под крыльями (остальная часть планера также вносит свой вклад, но в рамках этого вопроса мы можем этим пренебречь).

Подъемная сила для любого аэродинамического профиля в основном зависит от воздушной скорости и угла атаки. До определенного предела любое увеличение воздушной скорости или угла атаки приведет к увеличению подъемной силы и наоборот. Итак, вопрос:

Случай 1. и 2. Ситуация такая же. Внезапный попутный ветер в 40 узлов приведет к внезапному падению воздушной скорости на 40 узлов и внезапному уменьшению подъемной силы. Скорость начнёт увеличиваться (медленно, из-за инерции самолёта). Если не принять немедленных мер по исправлению положения, часть высоты будет потеряна. Рядом с землей это было бы катастрофой.

Случай 3. Здесь я предполагаю горизонтальный разворот: во время разворота или после него ветер не окажет никакого влияния на воздушную скорость или подъемную силу самолета.

Самолет летит в воздушной массе. Если мы рассматриваем аэродинамику (подъемную силу и прочее), все изменения, вносимые в траекторию полета самолета, производятся по отношению к воздушной массе. Не ветер, не земля. Ветер — это просто движение воздушной массы относительно земли.

Если ветер не меняется, то и для самолета ничего не меняется (упрощенно, конечно, есть температура, давление и т.д., но это не в тему). В случаях 1 и 2 ветер меняется, так как скорость на мгновение отличается (порыв). В случае 3 нет изменения ветра.

Ваш пример события, свидетелем которого вы были, с увеличением путевой скорости и уменьшением воздушной скорости - это простой случай полета в область попутного ветра. Попутный ветер одновременно снизит вашу воздушную скорость и заставит вас двигаться быстрее относительно земли, увеличивая скорость относительно земли. Это событие может произойти в результате полета несколько перпендикулярно через верхнюю или нижнюю часть струйного течения.

Поскольку эта тема оказалась несколько сложной для понимания (здесь и в этом вопросе) , давайте закончим этот ответ юмористической статьей на веб-сайте Flying Magazine, которая может помочь понять неправильное представление о повороте на ветру: Последнее слово о подветренной стороне Повороты, правда .

В качестве примечания: в случае 3 вы описали довольно крутой поворот без увеличения мощности двигателя, самолет будет терять энергию во время поворота, что приведет к потере воздушной скорости, если воздушная скорость не поддерживается с помощью мощности или планирования. Я также почти уверен, что постоянная скорость разворота 25°/с слишком велика для большинства истребителей, даже с полными форсажными камерами, и определенно слишком много для любого пилота, чтобы выдерживать его в течение длительного времени. F-16 имеет максимальную скорость разворота около 27°/сек при скорости около 380 узлов и 9g.

Как упоминалось в разделе « Почему порывы ветра меняют скорость при посадке, а поворот (который меняет направление ветра) — нет?»

1. Непосредственным эффектом будет потеря воздушной скорости и подъемной силы. Скорость движения останется прежней. Аэродинамические силы тяги и сопротивления сравняются, в результате чего воздушная скорость и вертикальная скорость вернутся, а путевая скорость увеличится. Если не распознать, это может быть опасной ситуацией. Устойчивый попутный ветер сделает вашу посадку длинной и плоской. Вы будете двигаться по земле с большей скоростью, чем хотелось бы, если только не уменьшите тягу и скорость полета. Так как вы можете только уменьшить воздушную скорость, в качестве альтернативы, вы можете увеличить вертикальную скорость при снижении, чтобы сохранить глиссаду 3-4°. В любом случае, вы должны следить за своей горизонтальной (наземной) скоростью, дорожным креном и доступной посадочной дистанцией, чтобы не пролететь над взлетно-посадочной полосой и не всплыть из-за снижения скорости ветра вблизи поверхности, вызванного поверхностным трением о землю.

2. В авиалайнере, летящем на крейсерской высоте и скорости, не будет влиять изменение скорости ветра. В крейсерском режиме фактор порыва составляет меньший процент от скорости, чем при посадке. Приборы укажут на мгновенную потерю воздушной скорости, увеличение путевой скорости и отрицательную (нисходящую) вертикальную скорость. Это может остаться незамеченным пилотами, потому что это произойдет и быстро восстановится, если изменение не будет устойчивым. Вместо этого это будет ощущаться как турбулентность.

3. Практическое воздействие на истребитель будет зависеть от его воздушной скорости и тяги. Такой быстрый поворот потребует большого банка. Если бы постоянный крен поддерживался при горизонтальном развороте при постоянной тяге, скорость полета самолета оставалась бы постоянной. Но его наземный путь не будет оставаться постоянным. Самолет будет дрейфовать по ветру. Чем меньше воздушная скорость, тем больше самолет будет отклоняться от своего постоянного радиуса. Чем выше скорость полета, тем менее заметен дрейф. Наземная скорость будет определяться курсом самолета по отношению к вектору ветра.

Хорошо, я был неправ. Чтобы лучше понять происходящее, кроме того, что самолет летит, погруженный в воздушную массу, проще понять, что поворот, каким бы быстрым он ни был, сохраняет равновесие. смысл- это не резкий момент, а сбор и постепенный поворот на попутный ветер или наоборот. Это легче понять, если посмотреть на каждую частицу воздуха, в которой летит реактивный истребитель. каждую секунду миллисекунды и т. д., когда самолет поворачивается, частицы движутся вместе с ним с той же скоростью по отношению к земле, заставляя его двигаться в целом. Ситуация была бы другой, если бы самолет моментально поворачивался на 90 градусов, заставляя воздух вокруг него мгновенно менять направление, как это происходит при сдвиге ветра или инверсии.

Ого это было интересно!