Изчисляване на въздушното съпротивление на падащ обект. Аеродинамично съпротивление на автомобила

По време на процеса на проектиране и създаване дизайнерите внимателно обмислят аеродинамиката на автомобила, тъй като тя оказва значително влияние върху техническите характеристики на модела.

Когато колата се движи повечето отмощност електроцентралаотива за преодоляване на създаденото от въздуха съпротивление. И правилно създадената аеродинамика на автомобила ви позволява да намалите това съпротивление, което означава, че ще трябва да харчите по-малко енергия и съответно по-малко гориво, за да се борите със съпротивлението на настъпващия въздушен поток.

Извършват се аеродинамични измервания на превозни средства, за да се изследват силите, създадени от въздушния поток и въздействието превозно средство. И има няколко такива сили - подемна и странична, както и съпротивление.

Съпротивление и коефициент Cx

В по-голямата си част цялата работа по тялото на автомобила е насочена към преодоляване плъзнете, тъй като това е най-значимата сила.

Движение на въздушния поток

Изчисленията се основават на силата на съпротивлението на въздуха. За изчисляване на резултата се използват данни като плътност на въздуха, площ на напречната проекция на автомобила и коефициент на аеродинамично съпротивление (Cx) - това е най-важният показател в аеродинамиката на автомобила. В същото време съпротивителната сила също се влияе значително от скоростта на движение. Така че удвояването на скоростта ще бъде придружено от 4-кратно увеличение на съпротивлението. Скоростта е един от най-мощните фактори за увеличаване на потреблението.

Например, за добре обтекаема кола с проекционна площ 2 m2 и коефициент 0,3 при движение със скорост 60 km/h са необходими 2,4 к.с. за преодоляване на въздушното съпротивление, а при скорост 120 km /h вече 19,1 литра .С. Разликата в разхода на гориво при такива условия достига до 30% на 100 км.

Ако вие, в този момент, изисква се максимална икономия на гориво, трябва да се поддържа постоянна скорост от около 60 км/ч. В този режим на каране разхода ще е минимален дори и за кола с голям Cx.

Нека да разгледаме всичко по прост начин. Въздухът има своя собствена плътност и то значителна. Когато се движи, колата трябва да премине през съществуващите въздушни маси, което създава поток, който тече около тялото. И колкото по-лесно е за колата да „реже“ въздушната маса, толкова по-малко енергия ще изразходва за нея.

Но не е толкова просто. По време на шофиране се създава зона с повишено налягане пред колата (автомобилът компресира въздушната маса), т.е. отпред се образува невидима бариера, която усложнява „рязането“ въздушна маса.

Също така, след обтичане около тялото, въздушният поток се отделя от повърхността, което причинява турбуленция и вакуум зад автомобила. В комбинация с повишеното налягане, полученият вакуум допълнително увеличава съпротивлението.

Тъй като е невъзможно да се повлияе на плътността на въздуха, дизайнерите могат да коригират само два други изчислени компонента - площта на автомобила и аеродинамичния коефициент на съпротивление.

Но не изглежда особено възможно да се намали проекцията на автомобил, без да се компрометират полезните пространства на каросерията (просто е невъзможно да се направи кола по-малка, отколкото е), така че всичко, което остава, е да се промени коефициентът Cx.

Този коефициент се установява експериментално (в аеродинамичен тунел) и характеризира съотношението на съпротивлението към налягането на скоростта и площта на напречното сечение на тялото. Размерът му е безразмерен.

Аеродинамична тръба

Капкообразното тяло има най-нисък аеродинамичен коефициент на съпротивление. Когато се движи във въздушна маса, такова тяло плавно разпространява потока пред себе си, без да създава зона с високо налягане, а съществуващата „опашка“ позволява на потока да се затваря зад себе си без прекъсвания или турбуленции, което е, също няма вакуум. Оказва се, че въздухът просто тече около тялото, създавайки минимално съпротивление. За такова тяло коефициентът Cx е само 0,05.

Дизайнерите, работещи с аеродинамиката на автомобила, все още не са успели да постигнат такива показатели. И всичко това, защото при движение съпротивлението се създава от няколко фактора:

  • Форма на тялото;
  • Триене на потока върху повърхността по време на потока;
  • Потокът влиза в двигателното отделение и интериора.

Следователно за съвременните автомобили коефициентът на аеродинамично съпротивление се счита за отличен, ако стойността му е под 0,3. Например Peugeot 308 е с коефициент 0,29, Audi A2 е с коефициент 0,25, а Toyota Prius е с коефициент 0,26. Но си струва да се отбележи, че това са оценки при идеални условия. На практика по време на шофиране автомобилът се влияе от много различни фактори, които влияят негативно на съпротивлението на тялото.

Трябва да се отбележи, че коефициентът се влияе от най-голямо влияниене предницата на колата, а задницата. И причината за това е създаването на вакуум и турбулентност в резултат на отделяне на потока от тялото. Затова дизайнерите в по-голямата си част се занимават с придаването на необходимата форма на задната част.

Драг коефициентът на Volkswagen XL1 е само 0,19

Коефициентът Cx може също да бъде намален чрез намаляване на броя на изпъкналите части, навсякъде по автомобила (страни, покрив, дъно, предница), а тези елементи, които не могат да бъдат отстранени от повърхността, получават максимално възможна обтекаема форма.

Повдигане и притискаща сила

В резултат на неравномерния въздушен поток около автомобила от различни страни се получава разлика в скоростта на неговото движение.

Ефективно повдигане и притискане

Колата се движи и пресича въздушния поток, докато част от този поток минава под колата и минава под дъното, тоест се движи почти по права линия. Но горната част на потока трябва да следва формата на тялото и трябва да измине по-голямо разстояние. Поради това се получава разлика в скоростта на въздуха - горната част се движи по-бързо от долната, минавайки под колата. И тъй като увеличаването на скоростта е придружено от намаляване на налягането, под дъното се образува зона с повишено налягане, която повдига колата.

Челното съпротивление също добавя проблеми. Зоната на високо налягане на въздушната маса пред колата притиска предния край към пътя, докато вакуумът и турбуленцията отзад, напротив, допринасят за повдигане на тялото. Подемната сила, подобно на съпротивлението, се увеличава с увеличаване на скоростта.

Отрицателен фактор от въздействието на такава сила е влошаването на стабилността на автомобила с увеличаване на скоростта и увеличаване на вероятността от поднасяне.

Но тази сила може да има и положителен ефект. Чрез корекции в дизайна на автомобила е възможно да се преобразува повдигащата сила в притискаща сила, което ще осигури по-добро сцепление, стабилност на автомобила и управлението му при високи скорости.

В същото време не са необходими отделни решения за получаване на притискаща сила. Всички разработки, насочени към намаляване на коефициента Cx, също оказват влияние върху силата на затягане. Например, оптимизирането на формата на задния край води до намаляване на турбулентността и вакуума, поради което силата на повдигане също се намалява и силата на притискане се увеличава. Монтирането на задния спойлер работи по същия начин.

Намаляване на турбуленцията при монтиране на спойлер

При установяване на аеродинамиката на автомобила страничните сили не се вземат предвид особено, поради факта, че те не са постоянни и не оказват значително влияние върху работата на автомобила.

Но това е цялата теория за аеродинамиката на автомобила. На практика всичко може да се обясни с едно изречение - колкото по-лоша е аеродинамиката, толкова по-висок е разходът на гориво.

Какво друго влияе на аеродинамиката?

Разбира се, дизайнерите се опитват да намалят максимално съпротивлението на автомобила при шофиране и да увеличат притискащата сила. Но характеристиките на работата на автомобила и възгледите на собствениците на автомобили външни характеристикимашините правят свои собствени корекции, а в някои случаи и значителни.

Аеродинамично съпротивление на различни автомобили в зависимост от скоростта

Например, инсталирането на багажник на покрива, дори и с аеродинамична форма, увеличава напречната проекция на автомобила и значително влияе върху рационализирането, което веднага се отразява на разхода на гориво.

Освен това консумацията се увеличава при шофиране с отворени прозорции люк, използване на защитни и декоративни комплекти за тяло, транспортиране на извънгабаритни товари, стърчащи от автомобила, нарушаване на позицията структурни елементиразположен под дъното, увеличавайки просвета.

Но собственикът на автомобила може също да направи корекции, които ще повлияят положително на аеродинамиката на автомобила. Те включват използването на аеродинамични комплекти за тяло, инсталиране на спойлер и намаляване на просвета.

1. Движението на превозното средство е свързано с движението на частици въздух, което изразходва част от мощността на двигателя. Тези разходи се състоят от следните компоненти:

2. Челно съпротивление, което се появява поради разликата в налягането пред и зад движещ се автомобил (55-60% съпротивление на въздуха).

3. Съпротивление, създадено от изпъкнали части - огледало за обратно виждане и др. (12-18%).

4. Съпротивление, което възниква при преминаване на въздуха през радиатора и двигателния отсек.

5. Устойчивост, дължаща се на триене на близките повърхности срещу слоеве въздух (до 10%).

6. Съпротивление, причинено от разликата в налягането между горната и долната част на автомобила (5-8%).

За да опростим изчисленията на съпротивлението на въздуха, заместваме съпротивлението, разпределено по цялата повърхност на автомобила, със силата на съпротивление на въздуха, приложена в една точка, т.нар. център на платнотокола.

Опитът установява, че силата на въздушно съпротивление зависи от следните фактори:

От скоростта на превозното средство, като тази зависимост има квадратичен характер;

От предната част на автомобила Е;

От коефициента на рационализация К в, което е числено равно на въздушната съпротивителна сила, създадена от единица квадратен метърчелната част на превозното средство, когато се движи със скорост 1 m/s.

Тогава силата на съпротивление на въздуха е .

При определяне Еизползвайте емпирични формули за определяне на приблизителната зона на съпротивление. За камиони Еобикновено: F=H×B(произведение на височина и ширина), подобно за автобуси. Приема се за леки автомобили F=0.8H×B. Има и други формули, които отчитат следата на превозното средство, вероятността за промяна на височината на превозното средство и т.н. K в × FНаречен рационализиращ фактори обозначават У.

За определяне на коефициента на рационализиране се използват специални устройства или методът на движение по инерция, който се състои в определяне на промяната в траекторията на свободно търкалящо се превозно средство при движение с различни начална скорост. Когато колата се движи въздушно течениевъздушна съпротивителна сила R ввъзможно е да се разложи на компоненти по осите на автомобила. В този случай формулите за определяне на проекциите на силите се различават само в коефициентите, които отчитат разпределението на силата по осите. Коефициентът на рационализиране може да се определи от израза:

където C X е коефициент, определен експериментално и отчитащ разпределението на силата на съпротивление на въздуха по оста "x". Този коефициент се получава чрез продухване в аеродинамичен тунел, ;

r - плътност на въздуха, съгласно GOST r = 1,225 kg/m 3 при нула.

Получаваме .

Продуктът представлява налягането на скоростта, равно на кинетична енергиякубичен метър въздух, движещ се със скоростта на автомобила спрямо въздуха.

Коефициент К вима измерение.

Между К вИ C Xима зависимост: K в =0,61С X.

Ремарке на превозно средство увеличава силата на съпротивление средно с 25%.

Поради спиране пред тялото, скоростта на потока намалява и налягането се увеличава. Степента на нарастване зависи от формата на предната част на тялото. Пред плоската плоча налягането е по-голямо, отколкото пред капковидното тяло. Зад тялото, поради разреждането, налягането намалява, докато плоската плоча има по-голяма стойност в сравнение с капковото тяло.

По този начин се образува разлика в налягането пред и зад тялото, което води до създаването на аеродинамична сила, наречена съпротивление под налягане. В допълнение, поради триенето на въздуха в граничния слой възниква аеродинамична сила, която се нарича съпротивление при триене.

Когато тече симетрично около тяло, съпротивлението

налягането и съпротивлението на триене са насочени в посока, обратна на движението на тялото, и заедно съставляват силата на съпротивление. Експериментално е установено, че аеродинамичната сила зависи от скоростта на потока, масовата плътност на въздуха, формата и размера на тялото, неговото положение в потока и състоянието на повърхността. С увеличаване на скоростта на настъпващия поток се увеличава неговата кинетична енергия, която е пропорционална на квадрата на скоростта. Следователно, когато тече около плоска плоча, насочена перпендикулярно на потока, с нарастваща скорост налягането в предната част е


Това се увеличава, тъй като по-голямата част от кинетичната енергия на потока по време на спиране се преобразува в потенциална енергия на налягането. В този случай зад плочата налягането намалява още повече, тъй като поради увеличаването на инерцията на струята, обхватът на областта на ниско налягане се увеличава. По този начин, с увеличаване на скоростта на потока, поради увеличаване на разликата в налягането пред тялото и зад него, аеродинамичната сила на съпротивление нараства пропорционално на квадрата на скоростта.

По-рано беше установено, че плътността на въздуха характеризира неговата инертност: колкото по-висока е плътността, толкова по-голяма е инертността. За да се движи тяло в по-инертен и следователно по-плътен въздух, е необходимо повече усилие за преместване на въздушните частици, което означава, че въздухът ще бъде по-голяма силавлияят на тялото. Следователно, колкото по-висока е плътността на въздуха, толкова по-голяма е аеродинамичната сила, действаща върху движещо се тяло.

В съответствие със законите на механиката, големината на аеродинамичната сила е пропорционална на площта на напречното сечение на тялото, перпендикулярна на посоката на действие на тази сила. За повечето тела това напречно сечение е най-голямото напречно сечение, наречено средно сечение, а за крилото - площта му в план.

Формата на тялото влияе върху естеството на аеродинамичния спектър (скоростта на потоците, протичащи около дадено тяло), а следователно и върху разликата в налягането, която определя величината на аеродинамичната сила. Когато положението на тялото във въздушния поток се промени, неговият спектър на потока се променя, което води до промяна в големината и посоката на аеродинамичните сили.

Телата с по-малко грапава повърхност изпитват по-ниски сили на триене, тъй като върху по-голямата част от повърхността им граничният слой има ламинарен поток, при който съпротивлението на триене е по-малко, отколкото при турбулентен поток.

По този начин, ако влиянието на формата и позицията
тела в потока, вземете предвид степента на повърхностна обработка
корекционен фактор, наречен аеро
динамичен коефициент, можем да заключим, че
че аеродинамичната сила е правопропорционална на нейната
неговия коефициент, скоростно налягане и ми-
разделителни тела (при крилото - неговата площ),


Ако обозначим общата аеродинамична сила на съпротивление на въздуха с буквата R,неговият аеродинамичен коефициент - налягане на скоростта - q,и площта на крилото, формулата за въздушно съпротивление може да бъде записана, както следва:


атаки, тъй като налягането на скоростта е равно

изглежда като:


формулата ще бъде


Дадената формула за силата на съпротивлението на въздуха е основната, тъй като с помощта на подобни форми е възможно да се определи величината на всяка аеродинамична сила, като се замени само обозначението на силата и нейния коефициент.

Обща аеродинамична сила и нейната съставна част

Тъй като кривината на крилото в горната част е по-голяма, отколкото в долната част, когато се срещне с въздушния поток, съгласно закона за постоянство на скоростта на втория въздушен поток, местната скорост на потока около крилото в горната част е по-голяма от дъното, а на ръба на атака рязко намалява и в някои точки пада до нула. Според закона на Бернули, пред и под крилото се появява зона с повишено налягане; Над и зад крилото се появява зона с ниско налягане. В допълнение, поради вискозитета на въздуха. възниква сила, триене в граничния слой. Моделът на разпределение на налягането по протежение на профила на крилото зависи от позицията на крилото във въздушния поток, за характеризиране на което се използва понятието "ъгъл на атака".

Ъгълът на атака на крилото (α) е ъгълът между посоката на хордата на крилото и навлизащия въздушен поток или посоката на вектора на скоростта на полета (фиг. 11).

Разпределението на налягането по протежение на профила също е изобразено под формата на векторна диаграма. За да го конструирате, начертайте профила на крилото, маркирайте върху него точките, в които



от които е измерено налягането и от тези точки стойностите на свръхналягането се нанасят като вектори. Ако в дадена точка налягането е ниско, тогава векторната стрелка е насочена встрани от профила; ако налягането е високо, тогава към профила. Краищата на векторите са свързани с обща линия. На фиг. Фигура 12 показва картина на разпределението на налягането по протежение на профила на крилото при ниски и големи ъгли на атака. От него се вижда, че най-голям вакуум се получава на горната повърхност на крилото в точката на максимално стесняване на струите. При ъгъл на атака, равен на нула, най-големият вакуум ще бъде в точката с най-голяма дебелина на профила. Под крилото също се получава стесняване на струите, в резултат на което и там ще има зона на разреждане, но по-малка, отколкото над крилото. Пред върха на крилото има зона с повишено налягане.

С увеличаване на ъгъла на атака зоната на разреждане се измества към ръба на атака и се увеличава значително. Това се случва, защото мястото на най-голямото стесняване на потоците се придвижва към ръба на атаката. Под крилото въздушните частици, срещащи долната повърхност на крилото, се забавят, което води до повишаване на налягането.

Всеки вектор на свръхналягане, показан на диаграмата, представлява сила, действаща върху единица повърхност на крилото, т.е. всяка стрелка представлява в определена скала количеството на свръхналягането или разликата между локалното налягане и налягането в необезпокояваната поток:

Чрез сумиране на всички вектори можем да получим аеродинамичната сила, без да отчитаме силите на триене. Тази сила, като се вземе предвид силата на въздушно триене в граничния слой, ще възлиза на общата аеродинамична сила на крилото. Така общата аеродинамична сила (R)възниква поради разликата в налягането пред и зад крилото, под крилото и над него, както и в резултат на въздушно триене в граничния слой.

Точката на приложение на общата аеродинамична сила се намира върху хордата на крилото и се нарича център на натиск (CP). Тъй като общата аеродинамична сила действа в посока на по-ниско налягане, тя ще бъде насочена нагоре и отклонена назад.

В съответствие с основния закон на съпротивлението

Ориз. 13.Разлагане на общата аеродинамична сила на крилото на нейните компоненти

въздух, общата аеродинамична сила се изразява по формулата:

Общата аеродинамична сила обикновено се счита за геометрична сумадве компоненти: едната от тях, Y, перпендикулярна на необезпокояваното течение, се нарича подемна сила, а другата, Q, насочена срещу движението на крилото, се нарича сила на съпротивление.

Всяка от тези сили може да се разглежда като алгебрична сума от два члена: сила на натиск и сила на триене. За повдигащата сила може практически да се пренебрегне вторият член и да се приеме, че това е само сила на натиск. Съпротивлението трябва да се разглежда като сумата от съпротивлението на натиск и съпротивлението на триене (фиг. 13).

Ъгълът между векторите на подемната сила и общата аеродинамична сила се нарича ъгъл на качество (Θк).


Повдигане на крилото

Подемната сила (Y) се създава поради разликата в средното налягане в долната и горната част на крилото.

Когато тече около асиметричен профил, скоростта на потока над крилото е по-голяма, отколкото под крилото, поради по-голямата кривина на горната повърхност на крилото и, в съответствие със закона на Бернули, налягането отгоре е по-малко, отколкото отдолу.

Ако профилът на крилото е симетричен и ъгълът на атака е нула, тогава потокът е симетричен, налягането над и под крилото е еднакво и не се получава повдигане (фиг. 14). Крило със симетричен профил създава повдигане само при ненулев ъгъл на атака.



От това следва, че големината на подемната сила е равна на произведението на разликата в излишното налягане под крилото (Rizb.low) и над него (Ризб. отгоре) за площ на крилото:

C Y- коефициент на повдигане, който се определя експериментално при издухване на крилото в аеродинамичен тунел. Големината му зависи: 1 - от формата на крилото, което играе основна роля в създаването на подемна сила; 2 - от ъгъла на атака (ориентация на крилото спрямо потока); 3 - върху степента на обработка на крилото (липса на грапавост, цялост на материала и др.).

Ако се начертае графика въз основа на данни от издухване на асиметрично крило в аеродинамичен тунел при различни ъгли на атака, тя ще изглежда така (фиг. 15).

То показва, че:

1. За някои отрицателна стойностъгъл на атака, коефициентът на повдигане е нула. Това е ъгълът на нулево повдигане и се означава с α0.

2. С увеличаване на ъгъла на атака до определена стойност



Ориз. 14.Дозвуков поток около крило: А- спектър на потока (граничният слой не е показан); b- разпределение на налягането (модел на налягането)

Ориз. 15.Графикът зависи
коефициент
подемна сила и коефициент
преден водач
ъглово съпротивление
атаки.


Фигура, 16.Застой на потока при свръхкритични ъгли на атака: в точка А налягането е по-голямо, отколкото в точка В, а в точка С налягането е по-голямо, отколкото в точки А и В

коефициентът на повдигане нараства пропорционално (по права линия), след определен ъгъл на атака нарастването на коефициента на повдигане намалява, което се обяснява с образуването на вихри на горната повърхност.

3. При определен ъгъл на атака коефициентът на повдигане достига максималната си стойност. Този ъгъл се нарича критичен и се обозначава с α cr. След това, с по-нататъшно увеличаване на ъгъла на атака, коефициентът на повдигане намалява, което се дължи на интензивното отделяне на потока от крилото, причинено от движението на граничния слой срещу движението на основния поток (фиг. 16).

Обхватът на оперативните ъгли на атака са ъгли от α 0 към α кр. При ъгли на атака, близки до критичните, крилото няма достатъчна стабилност и се контролира зле.

Това е компонент на общата аеродинамична сила.

Силата на съпротивление обикновено се представя като сбор от два компонента: съпротивление при нулево повдигане и предизвикано съпротивление. Всеки компонент се характеризира със собствен безразмерен коефициент на съпротивление и определена зависимост от скоростта на движение.

Плъзгането може да допринесе както за заледяване самолет(при ниски температуривъздух) и предизвикват нагряване на челните повърхности на самолета при свръхзвукови скорости чрез ударна йонизация.

Плъзнете при нулево повдигане

Този компонент на съпротивлението не зависи от големината на създадената подемна сила и се състои от съпротивлението на профила на крилото, съпротивлението на структурните елементи на самолета, които не допринасят за подемната сила, и съпротивлението на вълната. Последното е значително при движение с близка и свръхзвукова скорост и се предизвиква от образуването на ударна вълна, която отнася значителна част от енергията на движение. Съпротивлението на вълната възниква, когато самолетът достигне скорост, съответстваща на критичното число на Мах, когато част от потока, протичащ около крилото на самолета, придобие свръхзвукова скорост. Колкото по-голямо е критичното число M, толкова по-голям е ъгълът на стреловидност на крилото, толкова по-заострен е предният ръб на крилото и толкова по-тънък е той.

Съпротивителната сила е насочена срещу скоростта на движение, нейната големина е пропорционална характерна област S, средна плътност ρ и квадратна скорост V:

° С х 0 е безразмерният коефициент на аеродинамично съпротивление, получен от критерии за подобие, например числата на Рейнолдс и Фруд в аеродинамиката.

Определянето на характерната област зависи от формата на тялото:

  • в най-простия случай (топка) - площ на напречното сечение;
  • за крила и перо - площта на крилото/перото в план;
  • за витла и ротори на хеликоптери - или площта на лопатките, или зоната на изместване на ротора;
  • за продълговати тела на въртене, ориентирани заеднопоток (фюзелаж, корпус на дирижабъл) - намалена обемна площ, равна на V 2/3, където V е обемът на тялото.

Мощността, необходима за преодоляване на даден компонент на съпротивителната сила, е пропорционална на Кубаскорост.

Индуктивно съпротивление

Индуктивно съпротивление(Английски) съпротивление, предизвикано от повдигане) е следствие от формирането на подемна сила върху крило с ограничен размах. Асиметричният поток около крилото води до факта, че въздушният поток излиза от крилото под ъгъл спрямо падащия върху крилото поток (т.нар. скосяване на потока). Така по време на движението на крилото има постоянно ускорение на масата на входящия въздух в посока, перпендикулярна на посоката на полета и насочена надолу. Това ускорение, първо, е придружено от образуването на повдигаща сила, и второ, води до необходимостта от придаване на кинетична енергия на ускоряващия се поток. Количеството кинетична енергия, необходимо за придаване на скорост, перпендикулярна на посоката на полета, на потока ще определи количеството индуктивно съпротивление.

Величината на индуцираното съпротивление се влияе не само от величината на повдигащата сила, но и от нейното разпределение по размаха на крилото. Минималната стойност на индуктивното съпротивление се постига с елиптично разпределение на повдигащата сила по протежение на участъка. При проектирането на крило това се постига чрез следните методи:

  • избор на рационална форма на крилото;
  • използването на геометричен и аеродинамичен обрат;
  • монтаж на спомагателни повърхности - вертикални върхове на крилата.

Индуктивното съпротивление е пропорционално квадратповдигаща сила Y, и обратноплощ на крилото S, неговото удължение λ, средна плътност ρ и квадратскорост V:

По този начин предизвиканото съпротивление има значителен принос при полет с ниски скорости (и, като следствие, при високи ъгли на атака). Той също така се увеличава с увеличаване на теглото на самолета.

Общо съпротивление

Това е сумата от всички видове съпротивителни сили:

х = х 0 + х аз

Тъй като съпротивление при нулево повдигане х 0 е пропорционална на квадрата на скоростта и индуктивната х аз- е обратно пропорционална на квадрата на скоростта, тогава те имат различен принос при различни скорости. С увеличаване на скоростта, х 0 расте и х аз- пада, и графиката на общото съпротивление хна скорост („необходима крива на тягата“) има минимум в точката на пресичане на кривите х 0 и х аз, при което двете съпротивителни сили са равни по големина. При тази скорост самолетът има най-малко съпротивление за дадена подемна сила ( равно на теглото), и следователно най-високо аеродинамично качество.


Фондация Уикимедия. 2010 г.

Когато някакъв обект се движи по повърхност или във въздуха, възникват сили, които го възпрепятстват. Те се наричат ​​сили на съпротивление или триене. В тази статия ще ви кажем как да намерите силата на съпротивление и ще разгледаме факторите, които влияят върху нея.

За да се определи съпротивителната сила, е необходимо да се използва третият закон на Нютон. Тази стойност е числено равна на силата, която трябва да се приложи, за да накара обект да се движи равномерно върху равна хоризонтална повърхност. Това може да стане с помощта на динамометър. Съпротивителната сила се изчислява по формулата F=μ*m*g. Според тази формула желаната стойност е право пропорционална на телесната маса. Струва си да се има предвид, че за правилното изчисление е необходимо да изберете μ - коефициент, който зависи от материала, от който е направена опората. Взема се предвид и материалът на артикула. Този коефициент се избира според таблицата. За изчислението се използва константата g, която е равна на 9,8 m/s2. Как да изчислим съпротивлението, ако тялото не се движи по права линия, а по наклонена равнина? За да направите това, трябва да въведете cos на ъгъла в първоначалната формула. Това е ъгълът на наклон, който определя триенето и съпротивлението на повърхността на телата при движение. Формулата за определяне на триенето върху наклонена равнина ще изглежда така: F=μ*m*g*cos(α). Ако едно тяло се движи на височина, тогава върху него действа силата на триене на въздуха, която зависи от скоростта на обекта. Необходимата стойност може да се изчисли по формулата F=v*α. Където v е скоростта на движение на обекта, а α е коефициентът на съпротивление на средата. Тази формула е подходяща само за тела, които се движат с ниска скорост. За определяне на силата на съпротивление на реактивни самолети и други високоскоростни единици се използва друга - F=v2*β. За да изчислите силата на триене на високоскоростни тела, използвайте квадрата на скоростта и коефициента β, който се изчислява за всеки обект поотделно. Когато обект се движи в газ или течност, при изчисляване на силата на триене е необходимо да се вземе предвид плътността на средата, както и масата и обема на тялото. Съпротивлението на движението значително намалява скоростта на влаковете и автомобилите. Освен това върху движещите се обекти действат два вида сили - постоянни и временни. Общата сила на триене се представя от сумата от две величини. За да намалят съпротивлението и да увеличат скоростта на машината, дизайнерите и инженерите изобретяват различни материали с плъзгаща се повърхност, от която въздухът се отблъсква. Ето защо предната високоскоростни влаковеима рационализирана форма. Рибите се движат много бързо във водата благодарение на опростено тяло, покрито със слуз, което намалява триенето. Силата на съпротивление не винаги има отрицателен ефект върху движението на автомобилите. За да извадите кола от калта, трябва да изсипете пясък или натрошен камък под колелата. Благодарение на увеличаването на триенето, колата се справя добре с блатиста почва и кал.

Въздушното съпротивление се използва по време на скокове с парашут. В резултат на триенето между сенника и въздуха скоростта на парашутиста се намалява, което му позволява да се занимава с парашутизъм, без да навреди на живота си.