Почему сваливание уменьшает подъемную силу, а не увеличивает ее?

Чтобы воздушный поток создавал подъемную силу при обтекании крыла, требуется, чтобы крыло немного наклонило вектор импульса этого воздушного потока вниз; сила реакции, которую испытывает крыло при этом, мы измеряем как подъемную силу.

В случае, когда воздушный поток над верхней частью крыла отделяется от него, протекающие порции воздуха больше не перенаправляют свои векторы импульса вниз, и крыло, следовательно, «перестает летать».

Между тем, область отрывного течения представляет собой зону турбулентного воздуха, которая образует взмученный след в задней «тени» крыла при его большом угле атаки, и единственная работа, выполняемая крылом в этом случае, заключается в взбудоражить это пробуждение - и это составляет много сопротивления.

Разве поток воздуха, отрывающийся от верхней поверхности крыла, не должен создавать большую область пониженного давления над крылом?

Интуитивно вы можете так подумать, но это неверно. В дозвуковой гидродинамике медленный воздух = высокое статическое давление, а быстрый воздух = низкое статическое давление.

Таким образом, низкое давление создается над крылом за счет высокой скорости потока, для этого он должен течь плавно, но как только поток больше не связан, он больше не течет быстро над крылом.

Когда самолет набирает высоту, он делает это против потока воздуха через крыло и меняет высоту, пересекая разное давление воздуха и воздух в разных направлениях, поэтому самолеты замедляются во время подъема (относительно).

Вы также забываете учитывать воздух, который сопротивляется фюзеляжу.

Как упоминает ниже @MichaelHall, сваливание происходит только при превышении критического угла атаки. Это может происходить при наборе высоты, но также может происходить прямо и ровно, при повороте или при спуске.

Сваливание Обычно означает, что на крылья самолета уменьшается поток воздуха для поддержания стабильности скорости. Это также может произойти, когда оно слишком круто набирает высоту, когда крыло испытывает большее сопротивление во время подъемной силы. Это когда самолет теряет подъемную силу или теряет способность удерживать самолет в воздухе:

Исходник , измененный мной

Источник

Однако не должен ли отделяющийся от верхней поверхности крыла воздушный поток создавать большую область пониженного давления над крылом и, таким образом, сильно увеличивать подъемную силу? Что мне не хватает?

Что ж, общая аэродинамическая сила ДЕЙСТВИТЕЛЬНО увеличивается, но поскольку теперь она направлена ​​почти назад, большая ее часть разлагается на сопротивление, и практически ничего не остается в виде подъемной силы.

По деф. задняя составляющая полной аэродинамической силы - сопротивление.

Возможно, на вопрос не дан адекватный ответ, потому что вопрос неполный. возможно, продолжением вопроса будет: «вызывает ли перепад давления подъемную силу или перемещение массы воздуха, вызванное перепадом давления крыла, движущегося через свободный воздух, создает подъемную силу?»

Подразумевая, что пониженное давление над крылом создает подъемную силу, вы смешиваете эффект результата с результатом эффекта. Отличная теория, не доказуемая экспериментально. НАСА попробовало это во время исследования пограничного слоя на планере B-66 в 1960-х годах. работал хорошо, обеспечивая BLC, но лифт? Данные сказали нет. Гидродинамика может дать ответы, но имейте в виду, что это будет очень сложно.

Никто не ожидает, что корпус планера взлетит с рампы за счет откачки массы воздуха над поверхностью крыла, и не ожидает, что результирующий перепад давления в свободном воздухе «подтолкнет» планер вертикально вверх в воздух, если бы только это было так. НАСА действительно доказало, что отверстия в воздуховодах на поверхности крыла BLC, меньшие, чем частицы пыли, взвешенные в окружающем воздухе, имеют склонность к засорению указанными частицами, что снижает эффективность BLC; заставив исследователей НАСА перейти к экспериментам с выдувными закрылками. Это, насколько мои исследования привели меня за эти годы, настолько близко, насколько «экспериментальные данные» подошли к ответу на ваш вопрос.

Но я отвлекся.

при сваливании воздух под данным крылом все еще находится под более высоким давлением, чем воздух над крылом, и ищет область низкого давления, реверсируя поток над острым TE крыла, чтобы «заполнить» «пустоту». Все данные об изменении векторов подъемной силы в условиях сваливания вполне верны и доказуемы. Многие теории о том, как крылья создают подъемную силу, кажутся правильными. нужно рассмотреть их все, и все равно придется заключить, что, по крайней мере, в этой вселенной Ньютон все еще прав. На каждое действие есть равное и противоположное противодействие.

Поэтому придерживайтесь официально утвержденной «доктрины», отвечая на тестовые вопросы или устные вопросы экзаменаторов, чтобы пройти необходимое тестирование. Оставайтесь открытыми для новых идей от молодых умов, вот в чем заключается работа. Ньютон также прокомментировал законы инерции, которые многие люди не учитывали: «инерция экспоненциально возрастает с размером бюрократии».

В стойле больше нет "большой области пониженного давления над крылом". Наоборот, срыв – это когда «пустота» сверху крыла всасывает воздух из-под крыла через область меньшего сопротивления: вокруг задней кромки. Он сбрасывает давление между каплями над и под крылом. НЕ следует! думайте о принципах Бернулли, когда концепция аналогична объяснению удара молнии: критический дисбаланс отрицательных и положительных токов (или давления в нашем случае) приводит к резкому разряду, когда появляется возможность.

Увидеть — значит поверить: во многих видеороликах на YouTube показано, как люди прикрепляют полоски к крыльям и летают на них, чтобы затормозить, визуализируя воздушные потоки. то есть

Начнем с небольшой физики: аэродинамический профиль (крыло) создает подъемную силу из-за изменений давления, создаваемых формой крыла. Уравнение Бернулли, которое моделирует многослойный поток жидкости (или, в данном случае, газа) с ограничением: P+(rho*V^2)/2 = n (давление + (плотность x скорость в квадрате), деленное на 2 = некоторая константа Я избавлю вас от всего вывода, но конечным результатом является уравнение подъемной силы, которое выглядит следующим образом:

Подъем = CI * (ро * V ^ 2) / 2 * A

Где:

• CI = коэффициент подъемной силы
• ро = плотность воздуха
• V = скорость воздуха
• A = площадь крыла

По сути, это показывает, что чем быстрее воздух нагнетается через верхнюю часть крыла, тем ниже становится давление воздуха над крылом. Так как давление воздуха под крылом остается высоким из-за относительно плоской поверхности, а эта природа будет стремиться заполнить пустоту, то крыло засасывается в низкое давление (или, если проще обернуться вокруг высокого давления под крылом толкает его вверх в низкое давление над крылом (ньютоновская точка зрения)) таким образом, у нас есть подъемная сила.

(Кстати, точка зрения Ньютона и точка зрения Бернулли не исключают друг друга, это два разных подхода, которые показывают одно и то же... но я отвлекся, и это совсем другой кусок воска)

Теперь к сути вашего вопроса: по мере увеличения угла атаки (AOA) подъемная сила увеличивается из-за более высокого коэффициента подъемной силы. Это, казалось бы, предполагает, что ваше первоначальное предположение в конце концов верно, более высокий угол атаки означает больший коэффициент подъемной силы, но если мы вернемся к нашему уравнению, мы увидим, что скорость воздушного потока над крылом имеет решающее значение для подъемной силы. Если мы идеализируем воздушный поток, когда он отделяется от крыла (критический угол атаки), скорость воздуха над крылом падает до нуля, что означает, что мы имеем: Подъемная сила = CI((rho*0,0)/2)*A = 0,0, отсутствие подъема вызывает остановку.

Что касается второй части вашего вопроса, почему сопротивление увеличивается? Довольно прямое применение законов Ньютона говорит нам, что происходит. По мере увеличения угла атаки и увеличения большая площадь поверхности крыла подвергается воздействию относительного ветра. Объедините это с увеличивающимися завихрениями позади задней кромки вашего крыла, создавая область низкого давления, и вы получите увеличивающееся сопротивление.

Надеюсь, что это поможет и удачи в ваших полетах.

Давление воздуха, уменьшающееся над крылом, не имеет ничего общего со скоростью воздуха, на самом деле это происходит из-за инерции. Воздух всегда хочет заполнить пустые пространства из-за того, что существует нечто, называемое статическим давлением воздуха. Все молекулы воздуха хотят отталкиваться одинаково во всех направлениях, поэтому, когда есть пространство без воздуха, молекулы заполняют пространство из-за того, что в пространстве нет молекул воздуха, которые могли бы толкать их. Вот что происходит с крылом: молекулы хотят заполнить пространство над крылом, но им трудно это сделать из-за их инерции.

Подумайте о повороте автомобиля, вы не можете просто разогнаться до 100 миль в час и повернуть в том же радиусе, что и при скорости 10 миль в час. Тот же принцип применим и к молекулам воздуха. Им трудно заполнить пространство, и поэтому в пространстве меньше молекул воздуха, чем при атмосферном давлении. Чем меньше молекул наверху, тем меньше статическое давление вверху, чем внизу, где воздух находится при атмосферном давлении. Это заставляет крыло подниматься из-за разницы в силе, поэтому в основном крыло поднимается за счет всасывания.

Если вы хотите сказать, что воздух должен преодолеть большее расстояние над поверхностью и, следовательно, двигаться быстрее, есть простой способ доказать, что это не так. Совершенно плоская поверхность может создавать подъемную силу, если вы наклоняете ее по отношению к воздушному потоку. Воздух должен проходить одинаковую длину сверху и снизу, но все равно создает подъемную силу.

Что касается сваливания, я не уверен, но у меня есть теория, что в сваливании возникает турбулентный поток из-за того, что воздух снизу пытается достичь верха, и наоборот, но это происходит только за поверхностью крыла. Над поверхностью крыла воздух полностью перестает двигаться и просто остается прикрепленным к крылу и поэтому достигает атмосферного давления.

Это могло бы объяснить, как в срыве крыло создает большее сопротивление и меньшую подъемную силу, потому что выравнивание давлений на обеих поверхностях крыла отменяет подъемную силу, но за крылом все еще остается воздух с низким давлением, который всасывает его обратно, действуя как сопротивление.

Подумайте о том, когда вы едете в машине, открываете багажник и опускаете сиденья. Теперь поток воздуха в задней части автомобиля, очевидно, будет останавливаться, но как насчет того места, где вы сидите? Воздух там нормальный, он не движется, он просто прилипает к машине. Также, когда вы смотрите на заглохшее крыло в аэродинамической трубе с потоками дыма, вы заметите, что прямо над крылом нет потоков дыма, как раз там, где воздух закручивается за крылом. Вероятно, это потому, что воздух на самом деле не движется прямо над крылом, он просто остается с крылом.

Сваливание — это всего лишь моя теория, но то, как инерция создает подъемную силу, — это правильный способ создания подъемной силы крыльями.