Итак, из того, что я знаю о вихрях на законцовках крыла, они смещают угол относительного воздушного потока туда, где снижается эффективный угол атаки аэродинамического профиля. Поскольку аэродинамическая сила всегда перпендикулярна относительному воздушному потоку, аэродинамическая сила также смещается и теперь имеет направленную назад составляющую, которую мы называем индуктивным сопротивлением. Теперь мой вопрос: просто глядя на то, как указывают векторы, наклон аэродинамической силы назад означает, что, хотя составляющая, обращенная назад, больше, направленная вверх составляющая (то, что мы называем подъемной силой) уменьшается, верно? Итак, мы можем сказать, что вихри смещают аэродинамическую силу таким образом, что индуктивное сопротивление увеличивается, но подъемная сила уменьшается, верно? И, если это так, то не должен ли тогда самолет тянуть еще больший угол атаки, чтобы компенсировать эту потерю подъемной силы, что, в свою очередь, создаст еще больший перепад давления, что еще больше увеличит вихри? Тогда потребуется еще больший угол атаки и так далее... Потом этот цикл будет продолжаться до тех пор, пока самолет не потеряет всю свою скорость... Очевидно, что это не так, и в реальной жизни не бывает эффекта снежного кома? Итак, мое фундаментальное понимание вихрей и индуцированного сопротивления не соответствует действительности?
То, что вы знаете о вихрях на законцовках крыльев, можно найти в Интернете, но это не совсем так. Это все равно, что сказать, что мокрые улицы вызывают дождь.
Ваш способ объяснения путает причину и следствие. Вихрь является следствием, но не причиной потока, создающего сопротивление. И, кстати, создающий подъемную силу поток. Но никто не утверждает, что концевой вихрь является источником подъемной силы, что в равной степени неверно и основано на той же логике.
Вихри на кончиках крыльев — это всего лишь вершина полного вихревого листа , покидающего крыло. Этот вихревой покров является следствием того, что крыло ускоряет воздух вниз. Теперь вместо того, чтобы повторяться снова и снова, позвольте мне указать вам на многие другие ответы, которые объясняют, что происходит:
Вы обнаружите, что ваша картина вектора подъемной силы с наклоном назад верна, и действительно, более узкое крыло будет испытывать больший наклон. Кроме того, для достижения той же подъемной силы более узкое крыло требует большего угла атаки и создает большее индуктивное сопротивление. Здесь вы снова правы, но вместо постоянно увеличивающегося эффекта снежного кома сопротивление просто растет вместе с квадратом подъемной силы при увеличении угла атаки.
В идеале все самолеты должны иметь бесконечный размах крыла. Но это привело бы к значительному увеличению веса крыла, поэтому конструкторы соглашаются на некий компромисс, при котором крыло создает наименьшее сопротивление при заданной чистой подъемной силе (общая подъемная сила минус подъемная сила, необходимая для удержания крыла).
Теперь к вопросам в комментариях:
так что смысл крыла с более высоким коэффициентом AR не в том, чтобы уменьшить вихри ... Он просто в том, чтобы уменьшить требуемый AoA, который необходим?
Суть более высокого AR (точнее: большего пролета за подъем) заключается в том, чтобы вовлечь больше воздуха в создание подъемной силы. Это снижает силу связанного вихря, так что косвенно речь идет об уменьшении вихря. Уменьшение AoA здесь не является проблемой - в невязком 2D-потоке аэродинамический профиль не создает сопротивления, независимо от AoA. Что действительно создает сопротивление, так это вихревое поле потока, когда размах ограничен.
сокращение вихрей — это просто то, как мы видим, что оно работает само по себе?
Да, уменьшение силы связанного вихря приводит к уменьшению силы вихревого следа.
почему [дизайнеры] также заботятся об аккорде?
Для этого позвольте мне отослать вас к этому ответу и, возможно, к этому тоже .
Правильно ли сказать, что мы можем измерить энергию, которую самолет теряет из-за индуктивного сопротивления, измеряя энергию вихрей?
Да. Но измерить силу вихря сложнее, чем измерить угол потока вниз по пролету, что дает тот же результат. Для вязкостных потерь это действительно практичный способ измерения сопротивления с помощью гребенки следа ( дополнительную информацию см. в ответах на этот вопрос ).
Винисиус Квинтела
Винисиус Квинтела
Винисиус Квинтела