Почему большинство авторов используют вихри законцовок крыла как причину трехмерного обтекания крыла?

Это немного зависит от определения «вихря на конце крыла».

Если это определяется как локальный поток вокруг законцовки крыла , он слишком узок , чтобы охватить все 3D-эффекты, и вы правы.

Если, однако, термин «вихрь законцовки крыла» описывает начало всего процесса сворачивания следа, вызванного нисходящим потоком и боковым потоком, то это действительно вызывает индуктивное сопротивление. Завихренность за крылом больше не может создавать сопротивление; это может быть сделано только тем, что происходит непосредственно на крыле. Но индуктивное сопротивление распространяется на все крыло , а не на его кончики, поэтому часть названия «конец крыла» вводит в заблуждение.

С моей точки зрения, индуктивное сопротивление вызвано постепенным искривлением потока крылом. Изгибая уже отклоненный поток дальше вниз, сила реакции должна иметь обратную составляющую, которая представляет собой индуцированное сопротивление. Примечание. Для объяснения не требуется поток законцовки крыла! Но это слишком просто, иначе чистое 2D-сопротивление привело бы к индуктивному сопротивлению. На самом деле поток сначала изгибается вверх перед крылом (индуцированный угол атаки), поэтому изгиб происходит не начиная с прямолинейного, а восходящего потока. Без дополнительного нисходящего потока тянущихся вихрей все эффекты нейтрализуются, поэтому остается только вертикальная сила. Добавьте нисходящий поток над крылом, создаваемый свободными вихрями, и — бинго! - обратная составляющая - это именно индуцированное сопротивление, добавленное в трехмерном потоке.

Часто слышимое объяснение, что обтекание законцовок крыльев вызывает индуктивное сопротивление, гораздо менее полезно и похоже на высказывание о том, что мокрые улицы вызывают дождь. В конце концов, поток законцовки крыла является лишь реакцией на локальные перепады давления, точно так же, как индуцированный угол атаки . И именно эта разница давлений по всему размаху заставляет поток огибать крыло и ускоряться вниз. Это нисходящее движение затем вызывает свертывание следа и вихри следа, которые, в свою очередь, начинаются на законцовке крыла.

Что касается «почему», которое вы спрашиваете: по-моему, это копирование у других без полного понимания причины и следствия.

Ну, на самом деле, в некотором смысле они это делают.

Что, по сути, вызывает трехмерное течение в крыле, так это конечность размаха крыла. Поскольку любое крыло самолета должно иметь разность давлений между верхней и нижней поверхностями, поток будет стремиться двигаться от нижней части крыла к его верхней части. Как я только что сказал, механизмом, вызывающим это, является движущий градиент давления.

Это движение жидкости снизу вверх создает остающийся вихрь, называемый вихрем законцовки крыла, и, по сути, именно поэтому он вызывает трехмерный поток на крыле , поскольку, прежде чем он движется вниз по течению, он вызывает смыв на верхней поверхности (поскольку жидкость идет снизу вверх) и вызывает размыв внизу по той же причине. Это создает поток в направлении размаха крыла, что делает поток над крылом трехмерным.