Я провел некоторое исследование минимальной скорости снижения и увидел много информации, определяющей ее (например, это скорость, при которой самолет будет оставаться в воздухе максимально долгое время и т. д.), и как она обычно ниже, чем скорость наилучшего планирования. , и обычно на несколько узлов выше скорости сваливания. Также была некоторая информация о том, для чего используется (когда вы пытаетесь оставаться в воздухе как можно дольше после отказа двигателя, чтобы справиться с чрезвычайной ситуацией, или для планеров, чтобы максимизировать эффект набора высоты от термика),
…. Но я нигде не смог найти анализ/объяснение того, как это работает, с точки зрения физики, как вы можете легко найти для объяснения Vx (лучший угол воздушной скорости набора высоты) и Vy (лучшая скорость набора высоты), что объясните/проанализируйте их с точки зрения физики (Vx — это скорость, при которой у вас самая высокая избыточная тяга , тогда как Vy — это скорость, при которой у вас есть максимальная избыточная мощность ).
Кроме того, исходя из моего ограниченного понимания, то, что я прочитал, похоже, нарушает мое базовое понимание того, что означает минимальная скорость снижения с точки зрения физики. Насколько я понимаю, скорость минимального снижения — это скорость, при которой ваша скорость снижения является самой низкой (вы будете оставаться в воздухе в течение наибольшего количества времени). Это эквивалентно воздушной скорости, при которой самолет теряет высоту (потенциальная энергия) с максимально возможной скоростью. При отсутствии питания на самолете потеря энергии (высота) напрямую связана с полным сопротивлением (энергия должна сохраняться!), и это происходит при L/Dmax. Все сложности, связанные с определением максимальной избыточной мощности или максимальной избыточной тяги, которые требуются для анализа Vx и Vy, становятся спорными. Таким образом, хотя считается общепринятым, что минимальная раковина отличается от лучшего скольжения, это, кажется, нарушает основы физики. Оба они должны происходить при воздушной скорости (фактически AOA), при которой полное сопротивление минимально, т. е. при L/Dmax. Где я ошибаюсь?
Из первого принципа, предполагая, что самолет представляет собой точечную массу, нет ветра, малый угол атаки и тяга действует на одной линии с сопротивлением:
где тяга, перетаскивание, угол подъема, масса самолета, вес, воздушная скорость/скорость движения вперед (при условии отсутствия ветра).
В случае полного отключения питания , и в предположении стационарного состояния :
Скорость набора высоты ( ), что является отрицательным значением скорости снижения, связано с углом набора высоты соотношением: . Таким образом, мы имеем:
Следовательно, для минимальной скорости снижения мы хотели бы, чтобы минимальная необходимая мощность ( ).
Примечание: для минимальной глиссады соответствует , но не для минимальной скорости снижения.
Вы правы в том, что для достижения минимальной скорости снижения необходимо минимизировать потери энергии. И да, потери энергии связаны с сопротивлением. Но здесь вам нужно остановиться и еще раз подумать, что именно означает «связанный».
Сопротивление — это сила, а не энергия. Но когда вы умножаете силу, действующую на движущееся тело, на его скорость, вы получаете мощность (то есть энергию в единицу времени), приложенную этой силой. (На самом деле нужно умножать только долю силы, которая параллельна вектору скорости, но сопротивление по определению действует прямо против движения, так что это выполняется автоматически).
Следовательно, потери энергии — это сопротивление, умноженное на скорость. При L/Dmax вы летите с минимальной силой сопротивления, действующей на самолет (для установившегося полета), но «затраты» энергии не минимальны.
Если вы немного уменьшите воздушную скорость, сила сопротивления увеличится на небольшую величину, но произведение воздушной скорости и сопротивления уменьшится из-за уменьшения скорости. Таким образом, вы продолжаете замедляться, пока эти два эффекта не исчезнут, и вы не окажетесь в точке с минимальной скоростью потери энергии. Это наименьшие «ватты» лобового сопротивления, а не «ньютоны».
В дополнение к отличному содержанию в других ответах, стоит отметить, что V-наилучшее скольжение происходит при угле атаки, где L / D (и, следовательно, также Cl / Cd) максимальны, в то время как для малых углов скольжения это хорошее приближение чтобы сказать, что V-minsink происходит при угле атаки, где (Cl ^ 3 / Cd ^ 2) максимизируется 1 . Разница между двумя формулами означает, что V-minsink всегда будет происходить при более низкой воздушной скорости, чем V-bestglide. На самом деле уменьшение скорости снижения, полученное за счет замедления, является причиной того, что член Cl возводится в куб, а член Cd только в квадрат в выражении для V-bestglide. Это связано с концепцией минимизации требуемой мощности при V-minsink.
потеря энергии (высоты) напрямую связана с полным сопротивлением
Нет, мы можем показать, что общее сопротивление минимизируется при V-bestglide, но если мы будем лететь медленнее по немного более крутой глиссаде, мы можем получить меньшую вертикальную скорость. Это причина разницы между скоростями полета для минимального снижения и лучшего планирования.
Чарльз Бретана
Чарльз Бретана