Какие аэродинамические силы действуют на реактивный истребитель при демонстрации медленного полета?

Я долго размышлял над силами, участвующими в определенных маневрах в самолете, и некоторые из этих маневров начинают рушить мое понимание сил, противостоящих гравитации. Обычно это описывается как подъемная сила, и именно так это объясняется в наземной школе, но они не рассматривали другие силы, которые могут быть связаны с поддержанием самолета в воздухе (например, негоризонтальная составляющая тяги и т. д.). Они, вероятно, не обсуждали это, поскольку это не относится (значительно) к типу самолетов, на которых вы будете летать сразу после базовой наземной школы.

Один из тех маневров, о которых я думал, - это «медленный полет», когда самолет выполняется на авиашоу, когда кажется, что самолет движется медленнее, чем их скорость сваливания, и под очень большим углом атаки. Кажется, что часть, если не вся сила, удерживающая самолет в воздухе, исходит не от крыльев в виде подъемной силы, а скорее от тяги, создаваемой турбиной. (Пример:

)

  1. Верно ли мое понимание?
  2. Есть ли хорошая, хорошо известная ссылка на аэродинамику, которая не замалчивает всю гамму сил, действующих в широком диапазоне полетных ситуаций?
Райан, извините за мой английский, но я не мог понять, о чем второй вопрос. Не могли бы вы немного пояснить?
@GürkanÇetin, для меня это звучит совершенно ясно, хотя и не по теме, потому что запросы на внешние ресурсы обычно не одобряются при обмене стеками (но на них все же можно ответить, просто предоставив вместо этого подходящее введение).
Я думаю, что вопрос требует особого рода ссылки на аэродинамику. Но что :)
@GürkanÇetin, я думаю, элементарной кинематики было бы вполне достаточно.
Не уверен насчет этого видео, но иногда, когда самолет замедляется, можно услышать, как включается форсажная горелка. Я помню, как в 2010 году на авиашоу в Чжухае самолет Chengdu J10 совершил медленный проход со скоростью 160 км/ч с включенным наполовину форсажным двигателем, после чего самолет практически «стоял» на своей тяге.

Ответы (1)

разрушить мое понимание сил, которые специально противодействуют гравитации.

Нет отдельных сил, противостоящих конкретным другим силам. Есть просто набор сил и все они складываются и сумма деленная на инерционную массу самолета равняется ускорению.

Гравитация всегда направлена ​​вниз, поэтому, чтобы предотвратить ускорение вниз, сумма других сил должна быть направлена ​​вверх. Но любая сила, направленная вверх, может сделать это.

  1. Верно ли мое понимание?

В основном да. Тяга всегда направлена ​​вперед вдоль оси двигателя, поэтому, если ось двигателя направлена ​​вверх, тяга тоже.

  1. Есть ли хорошая, хорошо известная ссылка на аэродинамику, которая не замалчивает всю гамму сил, действующих в широком диапазоне полетных ситуаций?

На самом деле есть всего несколько сил, всегда:

  1. Аэродинамические поверхности создают силу, которая приблизительно перпендикулярна им. Он растет с углом атаки (угол между профилем и воздушным потоком) с одним пиком при срывном угле атаки (обычно 10–15°) и другим при 90°.

    Эта сила обычно описывается как две составляющие: подъемная сила , перпендикулярная воздушному потоку, и сопротивление , параллельное ему. Это означает, что второй максимум подъемной силы приходится на 45°, потому что при 90° сила параллельна потоку и, следовательно, всему сопротивлению.

  2. Форма (паразит) перетаскивания. Это параллельно течению.

  3. Толкать. Это всегда примерно вперед по оси двигателя.

  4. Масса. Это всегда указывает вниз. На самом деле он состоит из гравитации, направленной к центру Земли, и небольшого вклада центробежной силы, направленной в сторону от оси вращения Земли, но это просто придирки.

И тогда вам просто нужно сделать векторное сложение.

Таким образом, когда самолет летит с большим углом атаки, тяга направлена ​​по диагонали вверх, компенсируя часть веса, в то время как сила на крыле наклонена назад, компенсируя другую часть веса, но также вызывая огромное сопротивление, поэтому тяга необходима. быть соответственно большим. Поэтому на такие трюки способны только истребители и пилотажные самолеты с их большой тяговооруженностью.

Для получения более подробной информации я бы предложил «Смотрите, как это летает » Джона С. Денкера. Он охватывает основы аэродинамики и объясняет причины, лежащие в основе распространенных методов пилотирования. В главе 4 обсуждаются силы.

Хорошее объяснение! Возможно, было бы полезно обеспечить сохранение различия между углом тангажа и углом атаки (даже несмотря на то, что подробное определение может быть чрезмерным для требуемой до сих пор глубины). Если интересно, еще одним отличным источником хороших объяснений явлений физики полета, для понимания которых требуется очень мало математики, является серия книг «Flightwise» Криса Карпентера.