Увеличивает или уменьшает подъемную силу поток вниз, создаваемый индуктивным сопротивлением?

Согласно теории, которую я знаю, подъемная сила создается за счет ускорения воздуха вниз на задней кромке ( струя вниз ). Следовательно, по мере увеличения нисходящего потока увеличивается и подъемная сила. Индуктивное сопротивление возникает из-за вихрей на законцовках крыла, которые также создают поток вниз. Таким образом, согласно приведенной выше теории, индуктивное сопротивление также должно увеличивать подъемную силу.

Но в книгах говорится, что индуктивное сопротивление увеличивает поток вниз и уменьшает эффективный угол атаки , что впоследствии снижает подъемную силу. Увеличивает или уменьшает подъемную силу поток вниз от индуктивного сопротивления?

The induced drag is due to vortex at wing tip and it generates a downwash. Hence, as per above theory it should produce more lift.логично заблуждение. подъемная сила создается, если КРЫЛО ускоряет воздух вниз. Даунвош - это не крыло.

Ответы (3)

Это не «это вызывает то» — все происходит вместе. Позволь мне объяснить:

Для меня, чтобы понять аэродинамику, это помогло игнорировать все эти разговоры о вихрях и индукции, но сосредоточиться на поле давления вокруг крыла. Когда была разработана теория полета, электричество было новым и захватывающим, и так уж вышло, что электрическую индукцию можно было перенести в подъемную силу. Сейчас каждый автор копирует объяснения столетней давности, но они совершенно неинтуитивны.

Каждая молекула воздуха находится в динамическом равновесии между эффектами инерции, давления и вязкости. Инерционный означает, что масса частицы хочет двигаться, как прежде, и ей нужна сила, чтобы убедиться в обратном. Давление означает, что частицы воздуха все время колеблются и отскакивают от других частиц воздуха. Чем больше подпрыгивания, тем большую силу они испытывают. Вязкость означает, что молекулы воздуха из-за этих колебаний стремятся принять скорость и направление своих соседей.

Теперь о воздушном потоке: когда крыло приближается на дозвуковой скорости, область низкого давления над его верхней поверхностью будет всасывать воздух впереди него. Посмотрите на это так: выше и ниже по потоку от пакета воздуха у нас меньше отскоков молекул (= меньшее давление), и теперь неуменьшающийся отскок воздуха ниже и выше по потоку от этого пакета будет толкать его молекулы воздуха вверх и к этому крылу. Пакет воздуха будет подниматься и ускоряться по направлению к крылу и всасываться в эту область низкого давления. Оказавшись там, он «увидит», что крыло под ним отклоняется от пути его движения, и если бы этот путь остался неизменным, между крылом и нашим пакетом воздуха образовался бы вакуум. С неохотой пакет изменит курс и будет следовать контуру крыла, но не без растекания (= потеря давления). Растекание происходит в направлении потока - пакет искажается и вытягивается в длину, но сжимается в направлении, ортогональном потоку. Этот быстротекущий воздух с низким давлением, в свою очередь, всасывает новый воздух впереди и ниже себя, затем замедляется и восстанавливает прежнее давление над задней половиной крыла и вытекает с новым направлением потока.

Пакет воздуха, оказавшийся под крылом, будет испытывать меньший подъем и ускорение, а в выпуклой части сильно изогнутых профилей он будет испытывать сжатие. Он также должен изменить свой путь потока, потому что криволинейное и/или наклонное крыло будет толкать воздух под ним вниз, создавая большее давление и больший отскок сверху для нашего пакета под крылом. Когда оба пакета прибудут на задний фронт, они наберут некоторую нисходящую скорость.

Аэродинамический профиль в аэродинамической трубе с дымовыми дорожками, указывающими на поток

За крылом оба пакета некоторое время будут двигаться вниз по инерции и толкать другой воздух под ними вниз и в стороны. Над ними этот воздух, который раньше отталкивался вбок, теперь заполнит пространство над нашими двумя пакетами. Макроскопически это выглядит как два больших вихря. Но воздух в этих вихрях уже не может воздействовать на крыло, поэтому не повлияет на лобовое сопротивление или подъемную силу. См. здесь для получения дополнительной информации об этом эффекте , включая красивые картинки.

Что такое лифт?

Следуя описанной выше картине поля давления, подъемная сила представляет собой разницу давлений между верхней и нижней поверхностями крыла. Молекулы будут больше отскакивать от обшивки крыла с нижней стороны, чем с верхней, и разница заключается в подъемной силе.

Или посмотрите на макроскопическую картину: определенная масса воздуха была ускорена вниз крылом, и для этого потребовалась сила, действующая на этот воздух. Эта сила удерживает самолет в воздухе: подъемная сила.

В любом случае вы придете к одному и тому же результату. Между прочим: большая часть изменения направления происходит в передней части аэродинамического профиля, а не на задней кромке!

Индуцированное сопротивление

Неправильное представление об этих «вихрях на законцовках крыла» и индуцированном сопротивлении трудно искоренить. Большинство авторов копируют то, что было написано ранее, без четкого понимания вопроса. Поэтому я повторяю это здесь снова: индуктивное сопротивление — это направленная назад часть вектора силы давления .. Вихри являются лишь следствием нисходящего потока, который, в свою очередь, является следствием создания подъемной силы. При той же скорости большее индуктивное сопротивление действительно связано с большей подъемной силой, но причинно-следственная связь другая: подъемная сила и индуктивное сопротивление являются частью давлений, действующих на крыло. Если сложить все силы давления, действующие на крыло, их результирующий вектор будет направлен немного назад. Продольная составляющая — сопротивление, а составляющая, ортогональная направлению движения — подъемная сила. Это просто определение, сделанное для простоты.

Если я когда-нибудь встречу тебя в реальной жизни, я куплю тебе пива.
Это полезное объяснение, но, если быть строгим, есть некоторые неточности: сопротивление давления — это то, что также происходит на симметричном аэродинамическом профиле при нулевом угле падения (т. е. без подъемной силы). Только в идеальном невязком потоке сила давления будет равна «индуцированному» сопротивлению. И хотя даже теоретическое бесконечное крыло (без законцовок!) обладает таким сопротивлением, в вихрях законцовки крыла есть дополнительная энергия, которая исходит от авиационных двигателей, потому что конечное крыло толкает воздух не просто вниз, а только наружу. кончики крыла тоже подталкивают вверх...
@Зак Фу! Спасибо, что прояснили это! Планеры не страдают от сопротивления вихрей на законцовках крыла, потому что у них нет двигателей. Теперь все становится ясно. </сарказм>
@Peter Kämpf: Ага! Другой способ - сформировать крылья в кольцо, чтобы у них не было кончиков, или летать только в темноте, чтобы их никто не видел :) И чтобы прояснить мою двусмысленную формулировку: кинетическая энергия в вихрях теряется из кинетической энергии самолета энергия. Противостоите ли вы этому, создавая тягу, планируя вниз или используя против ветра, конечно, не имеет значения. Думаю, само собой разумеется, что мои придирки были бы придирками ... дело было в том, что сопротивление давления ! = индуцированное сопротивление, если только вы не летите в потенциальном потоке.
@Zak: Согласен, трение добавляет свой собственный компонент сопротивления давлению. Однако я не понимаю, почему вы придираетесь к вещам, которые я никогда не говорил, например, что симметричный аэродинамический профиль при нулевой подъемной силе не имеет сопротивления давлению. Это то, что вы придумали.
@PeterKampf, что вы думаете об этом объяснении? Aviation.stackexchange.com/questions/77778/…
@PeterKämpf Induced drag is the backward-pointing part of the pressure force vector.Что такое вектор силы давления, вектор подъемной силы или полный аэродинамический вектор?
@Сократ Подъем по определению является частью аэродинамического вектора, которая не является сопротивлением. Таким образом, индуктивное сопротивление представляет собой часть аэродинамического вектора, направленную назад, за исключением сопротивления трения. Чтобы исключить трение, я использовал термин «вектор силы давления».
@PeterKämpf, так ИНДУЦИРОВАННОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ = СОПРОТИВЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ ПРИ ЗАДАННОМ AoA - СОПРОТИВЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЕМ ПРИ нулевом подъеме AoA?
@Сократ. Да, но. С увеличением угла атаки сопротивление трения также меняется, и когда начинается отрыв, вы получаете гораздо большее сопротивление давления, которое не является индуцированным сопротивлением. Забавный факт: если вы предполагаете линейное увеличение подъемной силы даже после начала отрыва (что уменьшает наклон кривой подъемной силы), сопротивление по-прежнему будет следовать функции квадрата подъемной силы намного лучше, чем если бы вы рассчитывали сопротивление на основе реальной подъемной силы.
@PeterKämpf get plenty more pressure drag which is not induced dragИндуцированное сопротивление - это сопротивление давления, так в чем же разница .. Aviation.stackexchange.com/questions/80859/…
@Сократ Да, индуктивное сопротивление - это сопротивление давления. Теперь я подумал о формуле квадратичного сопротивления, которую можно использовать для выделения только той части сопротивления давления, которая непосредственно вызвана подъемной силой. Сопротивление давления от отрыва лишь косвенно связано с подъемной силой.
@PeterKämpf Вы можете опубликовать это в моей теме..
@PeterKämpf — обратная часть вектора силы давления. Вы соединили сопротивление давления и индуктивное сопротивление в одно сопротивление давления? Разве это не два отдельных сопротивления давления?
@JurgenM Индуцированное сопротивление - это часть сопротивления давления, которое вы получаете также в невязком потоке. Вязкость увеличивает сопротивление давлению, например, из-за изменений давления, вызванных разделением. Вы правы, это все сопротивление давления, но его части могут быть четко отнесены к разным причинам. Vielleicht wird es klarer, wenn wir auf Deutsch weitersprechen.

Я считаю, что ответ, данный Питером Кампфом , путает сопротивление давления с индуктивным сопротивлением.

Сопротивление давления , как он сказал, является результатом силы давления, действующей на крыло, имеющей как горизонтальную составляющую (сопротивление), так и вертикальную составляющую (подъемную силу). Индуктивное сопротивление в первую очередь связано с влиянием вихрей на законцовках крыла на воздушный поток.

Вихри заставляют воздух впереди себя, то есть воздух над крыльями, увеличивать свою скорость вниз. Это имеет эффект отрицательной подъемной силы или прижимной силы. Это означает, что при одинаковой подъемной силе пилот должен увеличить угол атаки.

Однако это также означает, что лобовое сопротивление увеличилось, поскольку пилот увеличил угол атаки. Это увеличение сопротивления называется индуктивным сопротивлением. Формула для коэффициента индуктивного сопротивления: С л 2 / ( π ⋅ А р ⋅ е ) куда С л - коэффициент подъемной силы, А р это соотношение сторон и е - это эффективность Освальда, которая связывает форму крыла с создаваемым им индуктивным сопротивлением.

Отсюда видно, что увеличение скорости самолета уменьшает индуктивное сопротивление, так как для той же подъемной силы самолету, летящему быстрее, требуется меньшая С л . Увеличение А р уменьшает индуктивное сопротивление, поскольку более длинные крылья означают, что вихри на законцовках крыла находятся дальше, поэтому вихри сильно влияют на меньшую часть крыла. И е зависит только от формы вашего крыла. Оптимальное значение е равен 1 для крыла с эллиптической нагрузкой.

Индуктивное сопротивление - это сопротивление давления. Нечего путать.

На самом деле есть два источника индуктивного сопротивления (см . статью в Википедии . Один источник хорошо описан постом Питера.

Но другой источник - вихревое сопротивление от вихрей законцовок крыла (турбулентность), которые зависят от удлинения крыла, а также от обработки законцовок крыла, таких как винглеты. В конце концов, вихри на законцовках крыла снижают качество планирования (L/D) самолета. Поэтому, если они создают небольшую подъемную силу, это не помогает, потому что сопротивление увеличилось в большей степени, что привело к снижению L/D.

Вы явно не поняли пост Питера. Нет двух источников индуктивного сопротивления, только один. Это всего лишь разные аспекты одного и того же процесса.
Корреляция не является причинно-следственной связью. Подумайте об этом так. Характеристики воздушного потока, покидающего заднюю кромку (количество и качество турбулентности, присутствующей в следе и т. д.), зависят от аэродинамического профиля и соотношения сторон, но сами характеристики воздушного потока не влияют на что-либо, происходящее впереди в воздушном потоке. Распределение давления по верхней поверхности крыла, которое приводит к индуктивному сопротивлению (т.е. вектор подъемной силы слегка наклонен назад), не вызвано чем-либо, происходящим за задней кромкой.
Я думаю, что понял его пост, но не согласился. Его объяснение говорит только о том, что вектор подъемной силы слегка наклонен назад, и эта часть называется сопротивлением. Это происходит для всех крыльев, даже бесконечных. Но вихри на конце крыла возникают только для конечных крыльев, и это та часть индуктивного сопротивления, от которой можно избавиться.
Нет, Брет, вектор подъемной силы любого крыла точно перпендикулярен направлению потока в бесконечности перед этим крылом. Так определяется направление вектора подъемной силы. Сумма всех сил давления слегка направлена ​​назад для конечного крыла и точно параллельна вектору подъемной силы для бесконечных крыльев в невязком потоке.
Увеличивает или уменьшает подъемную силу поток вниз, создаваемый индуктивным сопротивлением?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v