Почему вихри на законцовках крыла влияют на восходящий поток перед аэродинамическим профилем?

Это увлекательная тема, и она действительно сводится к механике лифта. Физически восходящие и нисходящие потоки генерируются по мере того, как воздух ускоряется/замедляется и огибает левую сторону крыла. На концах крыльев воздух с более высоким давлением изгибается вверх и создает знакомые нам вихри. На самом деле, на задней кромке крыла тоже образуются вихри, просто не так заметно. Очевидно, что эта картина неудовлетворительна, поскольку она не дает нам никакого представления о подъеме.

Согласно теории потенциального потока (безвихревого, несжимаемого и невязкого), подъемная сила создается всякий раз, когда есть чистая циркуляция воздуха. Особенно успешная модель, Теория подъемной линии, моделирует размах крыла как совокупность U-образных подковообразных вихрей : есть связанный вихрь в месте размаха и два тянущихся вихревых рукава, простирающихся в дальнее поле.

Итак, у вас есть это. Крошечный нисходящий поток создается отдельным вихрем, когда он направляет поток вниз в этом месте, а крошечный восходящий поток создается, когда он направляет поток вверх. Если вы продолжите заниматься математикой и просуммируете все влияния в любой точке пролета, чистым эффектом будет нисходящий поток (который изменяет эффективный угол атаки и, как вы упомянули, приводит к индуктивному сопротивлению).

Если вы сделаете то же самое для местоположения перед LE, вы получите чистую восходящую промывку и обратную для TE. Это кажется интуитивно понятным: если вы уменьшите масштаб и будете рассматривать все крыло как одну циркуляцию, циркуляция должна быть по часовой стрелке (предположим, что воздух поступает слева), при этом воздух движется вверх влево и вниз вправо.

Существуют более сложные модели, такие как вихревая решетка, вихревые панели и т. д. Но эта теория достаточно наглядна и вводит индуцированное сопротивление. Между прочим, индуктивное сопротивление - явление конечного размаха. Если у вас есть бесконечный пролет, вы полностью восстанавливаете коэффициент подъемной силы 2D, и индуцированное сопротивление исчезает, хотя вихри остаются.

Хотя концевые вихри обычно представляются небольшим горизонтальным торнадо, исходящим из задней кромки крыла, на самом деле это большое поле потока, простирающееся вперед и назад, а также за пределы законцовки. Как восходящий поток, так и поток циркуляции законцовок начинаются задолго до крыла. Он просто наиболее интенсивен вблизи поверхности наконечника ближе к задней части.

Вы можете увидеть это, если рассмотрите крылышко, стоящее под ним, и заметите, что хорда его аэродинамического профиля направлена ​​наружу на пару градусов, чтобы максимизировать УА в концевой циркуляции, потому что поле циркуляционного потока началось далеко впереди, а поток уже изгибается внутрь. на передней кромке крылышка.

Так что дальше внутрь, это просто восходящая «носовая волна» движущегося тела крыла перед ним, но к кончику восходящая волна уже начинает циркулировать вверх, пока она все еще направлена ​​вверх, поэтому чистый угол больше. .