Kukkuva objekti õhutakistuse arvutamine. Auto aerodünaamiline takistus

Disaini- ja loomisprotsessi käigus kaaluvad disainerid hoolikalt auto aerodünaamikat, kuna sellel on oluline mõju mudeli tehnilistele omadustele.

Kui auto liigub enamik võimsus elektrijaam läheb õhu tekitatud vastupanu ületamiseks. Ja auto õigesti loodud aerodünaamika võimaldab teil seda takistust vähendada, mis tähendab, et läheneva õhuvoolu takistuse vastu võitlemiseks peate kulutama vähem energiat ja vastavalt vähem kütust.

Õhuvoolust tekkivate ja mõjutavate jõudude uurimiseks tehakse sõiduki aerodünaamika mõõtmisi sõidukit. Ja selliseid jõude on mitu - tõstmine ja külgmine, samuti lohistamine.

Lohistus ja koefitsient Cx

Enamasti on kogu auto kerega tehtav töö suunatud ülesaamisele vedama, kuna see on kõige olulisem jõud.

Õhuvoolu liikumine

Arvutused põhinevad õhutakistusjõul. Tulemuse arvutamiseks kasutatakse selliseid andmeid nagu õhutihedus, auto põikprojektsiooni pindala ja aerodünaamiline õhutakistustegur (Cx) - see on auto aerodünaamika kõige olulisem näitaja. Samas mõjutab vastupanujõudu oluliselt ka liikumiskiirus. Seega kaasneb kiiruse kahekordistamisega 4-kordne takistuse kasv. Kiirus on üks võimsamaid tegureid tarbimise suurendamisel.

Näiteks hästi voolujoonelise auto puhul, mille projektsioonipindala on 2 m2 ja koefitsient 0,3, sõites kiirusega 60 km/h, on õhutakistuse ületamiseks vaja 2,4 hj ja kiirusel 120 km /h juba 19,1 liitrit .Koos. Kütusekulu erinevus sellistes tingimustes ulatub 30%-ni 100 km kohta.

Kui sa, sisse Sel hetkel, on vajalik maksimaalne kütusesäästlikkus, tuleb hoida püsikiirust umbes 60 km/h. Selles sõidurežiimis on tarbimine minimaalne isegi suure Cx-ga auto puhul.

Vaatame kõike lihtsal viisil. Õhul on oma tihedus ja märkimisväärne. Liikudes peab auto läbima olemasolevad õhumassid, mis tekitab voolu, mis voolab ümber kere. Ja mida lihtsam on autol õhumassi “lõikuda”, seda vähem energiat ta sellele kulutab.

Kuid see pole nii lihtne. Sõidu ajal tekib auto ette kõrgendatud rõhuga ala (auto surub õhumassi kokku), see tähendab, et ette tekib nähtamatu barjäär, mis raskendab "lõikamist" õhumass.

Samuti eraldub peale kere ümber voolamist õhuvool pinnast, mis põhjustab auto taga turbulentsi ja vaakumit. Koos suurenenud rõhuga suurendab tekkiv vaakum vastupanu veelgi.

Kuna õhutihedust on võimatu mõjutada, saavad disainerid kohandada ainult kahte teist arvutatud komponenti - auto pindala ja aerodünaamilist õhutakistustegurit.

Kuid auto väljaulatuvust ei tundu eriti võimalik vähendada ilma kere kasulikke ruume kahjustamata (autot on lihtsalt võimatu teha väiksemaks, kui see on), seega jääb üle vaid muuta Cx-koefitsienti.

See koefitsient määratakse katseliselt (tuuletunnelis) ja see iseloomustab takistuse ja kiiruse rõhu suhet ning keha ristlõikepindala. Selle suurus on mõõtmeteta.

Aerodünaamiline toru

Tilgakujulisel kerel on madalaim aerodünaamiline õhutakistustegur. Õhumassis liikudes hajutab selline keha voolu sujuvalt enda ette, tekitamata kõrgrõhuala ning olemasolev “saba” võimaldab voolul ilma katkestuste ja turbulentsideta enda taha sulguda, ei ole ka vaakumit. Selgub, et õhk lihtsalt voolab ümber keha, tekitades minimaalse takistuse. Sellise keha puhul on koefitsient Cx vaid 0,05.

Auto aerodünaamikaga töötavad disainerid pole veel suutnud selliseid näitajaid saavutada. Ja kõik sellepärast, et liikumisel tekitavad vastupanu mitmed tegurid:

  • Keha kuju;
  • Voolu hõõrdumine pinnal voolu ajal;
  • Mootoriruumi ja sisemusse sisenev vool.

Seetõttu peetakse kaasaegsete autode aerodünaamilist õhutakistustegurit suurepäraseks, kui selle väärtus on alla 0,3. Näiteks Peugeot 308 koefitsient on 0,29, Audi A2 koefitsient on 0,25 ja Toyota Priusel 0,26. Kuid väärib märkimist, et need on hinnangud ideaalsetes tingimustes. Praktikas mõjutavad autot sõidu ajal paljud erinevad tegurid, mis mõjutavad negatiivselt kere vastupidavust.

Tähelepanuväärne on, et koefitsienti mõjutab suurim mõju mitte auto esiosa, vaid selle taga. Ja selle põhjuseks on vaakumi ja turbulentsi tekkimine voolu eraldumise tagajärjel kehast. Seetõttu tegelevad disainerid enamasti tagaosale vajaliku kuju andmisega.

Volkswagen XL1 õhutakistustegur on vaid 0,19

Cx koefitsienti saab vähendada ka väljaulatuvate osade arvu vähendamisega, kõikjal autos (küljed, katus, põhi, ees) ning need elemendid, mida pinnalt eemaldada ei saa, saavad maksimaalselt voolujoonelise kuju.

Tõste ja surujõud

Ebaühtlase õhuvoolu tõttu auto ümber erinevatest külgedest tekib selle liikumiskiiruse erinevus.

Tõhus tõste- ja survejõud

Auto liigub ja lõikab läbi õhuvoolu, samas kui osa sellest voolust läheb auto alla ja läheb põhja alt ehk liigub peaaegu sirgjooneliselt. Kuid voolu ülemine osa peab järgima keha kuju ja see peab läbima suurema vahemaa. Selle tõttu tekib õhukiiruse erinevus - ülemine osa liigub kiiremini kui alumine, möödudes auto alt. Ja kuna kiiruse suurenemisega kaasneb rõhu langus, tekib põhja alla kõrgendatud rõhu tsoon, mis tõstab autot üles.

Probleeme lisab ka eesmine takistus. Auto ees olev õhumassi kõrgrõhuala surub esiotsa teele, tagapool tekkiv vaakum ja turbulents, vastupidi, aitavad kere tõsta. Tõste, nagu tõmbejõud, suureneb kiiruse suurenedes.

Sellise jõu mõjust tulenev negatiivne tegur on auto stabiilsuse halvenemine koos kiiruse suurenemisega ja libisemise tõenäosuse suurenemine.

Kuid sellel jõul võib olla ka positiivne mõju. Auto konstruktsiooni kohandades on võimalik tõstejõud teisendada surujõuks, mis tagab parema veojõu, auto stabiilsuse ja juhitavuse suurtel kiirustel.

Samas pole survejõu saamiseks eraldi lahendusi vaja. Kõik Cx-koefitsiendi vähendamisele suunatud arendused mõjutavad ka kinnitusjõudu. Näiteks tagaosa kuju optimeerimine toob kaasa turbulentsi ja vaakumi vähenemise, mille tõttu väheneb ka tõstejõud ja suureneb surujõud. Samamoodi toimib ka tagumise spoileri paigaldamine.

Turbulentsi vähendamine spoileri paigaldamisel

Auto aerodünaamika kindlakstegemisel ei võeta eriti arvesse külgjõude, kuna need ei ole püsivad ega mõjuta oluliselt auto jõudlust.

Kuid see kõik on auto aerodünaamika teooria. Praktikas on kõik seletatav ühe lausega – mida kehvem on aerodünaamika, seda suurem on kütusekulu.

Mis veel mõjutab aerodünaamikat?

Loomulikult püüavad disainerid sõidu ajal auto takistust võimalikult palju vähendada ja survejõudu suurendada. Kuid auto kasutamise omadused ja autoomanike vaated välised omadused masinad teevad ise ja mõnel juhul olulised kohandused.

Erinevate autode aerodünaamiline takistus sõltuvalt kiirusest

Näiteks katuseraami paigaldamine, isegi aerodünaamilise kujuga, suurendab auto põikiprojektsiooni ja mõjutab oluliselt voolujoonelisust, mis mõjutab koheselt ka kütusekulu.

Samuti suureneb sellega sõites tarbimine avatud aknad ja luuk, kaitse- ja dekoratiivkerekomplektide kasutamine, autost väljaulatuva ülegabariidilise kauba vedu, asendi rikkumine konstruktsioonielemendid asub põhja all, suurendades kliirensit.

Kuid autoomanik saab teha ka muudatusi, mis mõjutavad positiivselt auto aerodünaamikat. Nende hulka kuuluvad aerodünaamiliste kerekomplektide kasutamine, spoileri paigaldamine ja kliirensi vähendamine.

1. Sõiduki liikumine on seotud õhuosakeste liikumisega, mis kulutab osa mootori võimsusest. Need kulud koosnevad järgmistest komponentidest:

2. Esitakistus, mis ilmneb rõhkude erinevuse tõttu liikuva auto ees ja taga (õhutakistus 55-60%).

3. Väljaulatuvate osade tekitatud takistus - tahavaatepeegel jne. (12-18%).

4. Vastupidavus, mis tekib siis, kui õhk läbib radiaatorit ja mootoriruumi.

5. Vastupidavus lähedalasuvate pindade hõõrdumisest õhukihtidele (kuni 10%).

6. Auto üla- ja alaosa rõhkude erinevusest põhjustatud takistus (5-8%).

Õhutakistuse arvutuste lihtsustamiseks asendame kogu auto pinnale jaotunud takistuse ühes punktis rakendatud õhutakistusjõuga nn. purje keskpunkt auto.

Kogemused on näidanud, et õhutakistuse jõud sõltub järgmistest teguritest:

Sõiduki kiirusest ja see sõltuvus on olemuselt ruutkeskne;

Auto esiosast F;

Tõhususkoefitsiendist K sisse, mis on arvuliselt võrdne ühe tekitatava õhutakistusjõuga ruutmeeter sõiduki esiosa, kui see liigub kiirusega 1 m/s.

Siis on õhutakistusjõud .

Määramisel F ligikaudse takistuse pindala määramiseks kasutage empiirilisi valemeid. Veoautodele F tavaliselt: F = H × B(kõrguse ja laiuse korrutis), sarnane bussidele. Aktsepteeritud sõiduautodele F = 0,8 H × B. On ka teisi valemeid, mis võtavad arvesse sõiduki jälge, sõiduki kõrguse muutumise tõenäosust jne. K × F helistas ühtlustav tegur ja tähistada W.

Voolukoefitsiendi määramiseks kasutatakse spetsiaalseid seadmeid või vabajooksu meetodit, mis seisneb vabalt veereva sõiduki liikumistee muutumise määramises erinevate sõidukitega liikumisel. algkiirus. Kui auto sisse liigub õhuvoolõhutakistuse jõud R sisse on võimalik laguneda komponentideks piki sõiduki telgesid. Sel juhul erinevad jõudude projektsioonide määramise valemid ainult nende koefitsientide poolest, mis võtavad arvesse jõu jaotust piki telge. Sujuvuskoefitsiendi saab määrata järgmise avaldise põhjal:

kus C X on koefitsient, mis määratakse katseliselt ja võttes arvesse õhutakistusjõu jaotust piki x-telge. See koefitsient saadakse tuuletunnelis puhumisel, ;

r - õhu tihedus, vastavalt GOST-ile r = 1,225 kg / m 3 nulli juures.

Saame .

Korrutis tähistab kiiruse rõhku, mis on võrdne kineetiline energia kuupmeeter õhku, mis liigub auto kiirusel õhu suhtes.

Koefitsient K sisse omab mõõdet.

vahel K sisse Ja C X on sõltuvus: K in = 0,61 С X.

Sõiduki haagis suurendab tõmbejõudu keskmiselt 25%.

Kere ees pidurdamise tõttu voolukiirus väheneb ja rõhk tõuseb. Selle suurenemise määr sõltub keha esiosa kujust. Lameda plaadi ees on rõhk suurem kui pisarakujulise korpuse ees. Kere taga rõhk väheneb hõrenemise tõttu, samal ajal kui tasasel plaadil on suurem väärtus võrreldes tilgakujulise korpusega.

Seega tekib kere ees ja taga rõhkude erinevus, mille tulemusena tekib aerodünaamiline jõud, mida nimetatakse rõhutakistuseks. Lisaks tekib piirkihi õhuhõõrdumisel aerodünaamiline jõud, mida nimetatakse hõõrdetakistuseks.

Sümmeetriliselt ümber keha voolates takistus

surve- ja hõõrdetakistus on suunatud keha liikumisele vastupidises suunas ja moodustavad koos tõmbejõu. Katsetega on kindlaks tehtud, et aerodünaamiline jõud sõltub voolukiirusest, õhu massitihedusest, keha kujust ja suurusest, selle asendist voolus ja pinna seisundist. Kui vastutuleva voolu kiirus suureneb, suureneb selle kineetiline energia, mis on võrdeline kiiruse ruuduga. Seetõttu on vooluga risti suunatud lameda plaadi ümber voolamisel kiiruse suurenedes rõhk esiosas


See suureneb, kuna suurem osa voolu kineetilisest energiast pidurdamisel muundatakse potentsiaalseks rõhuenergiaks. Sel juhul väheneb rõhk plaadi taga veelgi, kuna joa inertsi suurenemise tõttu suureneb madalrõhu piirkonna ulatus. Seega suureneb voolukiiruse suurenemisega kere ees ja taga oleva rõhu erinevuse suurenemise tõttu aerodünaamiline takistusjõud võrdeliselt kiiruse ruuduga.

Varem tehti kindlaks, et õhu tihedus iseloomustab selle inertsust: mida suurem on tihedus, seda suurem on inertsus. Keha liigutamiseks inertses ja seega tihedamas õhus on vaja rohkem jõupingutusi õhuosakeste liigutamiseks, mis tähendab, et õhk on suurem tugevus mõjutada keha. Järelikult, mida suurem on õhutihedus, seda suurem on liikuvale kehale mõjuv aerodünaamiline jõud.

Vastavalt mehaanika seadustele on aerodünaamilise jõu suurus võrdeline keha ristlõike pindalaga, mis on risti selle jõu toimesuunaga. Enamiku kehade puhul on see ristlõige suurim ristlõige, mida nimetatakse keskosaks, ja tiiva puhul selle plaaniala.

Keha kuju mõjutab aerodünaamilise spektri olemust (antud keha ümber voolavate voogude kiirust) ja seega ka rõhkude erinevust, mis määrab aerodünaamilise jõu suuruse. Kui keha asend õhuvoolus muutub, muutub selle vooluspekter, millega kaasneb aerodünaamiliste jõudude suuruse ja suuna muutumine.

Vähem kareda pinnaga kehad kogevad väiksemaid hõõrdejõude, kuna suurema osa pinnast on nende piirkihis laminaarne vool, mille korral on hõõrdetakistus väiksem kui turbulentses voolus.

Seega, kui kuju ja asendi mõju
voolus olevaid kehasid, võta arvesse pinnatöötluse astet
parandustegur nimega aero
dünaamiline koefitsient, võime selle järeldada
et aerodünaamiline jõud on otseselt võrdeline selle
selle koefitsient, kiirusrõhk ja mi-
jagavad kehad (tiival - selle piirkond),


Kui tähistame õhutakistuse aerodünaamilist kogujõudu tähega R, selle aerodünaamiline koefitsient - kiirusrõhk - q, ja tiiva pindala, saab õhutakistuse valemi kirjutada järgmiselt:


ründab, kuna kiirusrõhk on võrdne

näeb välja selline:


valem saab olema


Antud õhutakistusjõu valem on peamine, kuna sarnaste kujundite abil on võimalik määrata mis tahes aerodünaamilise jõu suurus, asendades ainult jõu ja selle koefitsiendi tähistuse.

Kogu aerodünaamiline jõud ja selle komponent

Kuna tiiva kõverus ülaosas on suurem kui allosas, on õhuvooluga kokku puutudes vastavalt teise õhuvoolu kiiruse püsivuse seadusele kohalik voolukiirus tiiva ümber ülaosas suurem kui põhjas ja ründeservas väheneb see järsult ja langeb kohati nullini. Bernoulli seaduse kohaselt ilmub tiiva ette ja alla suurenenud rõhuala; Tiiva kohale ja taha ilmub madalrõhuala. Lisaks õhu viskoossuse tõttu. tekib jõud, hõõrdumine piirkihis. Rõhu jaotumise muster piki tiivaprofiili sõltub tiiva asendist õhuvoolus, mille iseloomustamiseks kasutatakse mõistet "ründenurk".

Tiiva lööginurk (α) on nurk tiiva kõõlu suuna ja sissetuleva õhuvoolu või lennukiiruse vektori suuna vahel (joonis 11).

Rõhu jaotus piki profiili on kujutatud ka vektordiagrammi kujul. Selle ehitamiseks joonistage tiiva profiil, märkige sellele punktid, kus



millest rõhku mõõdeti, ja nendest punktidest kantakse ülerõhu väärtused vektoritena. Kui antud punktis on rõhk madal, siis on vektornool suunatud profiilist eemale, kui rõhk on kõrge, siis profiili poole. Vektorite otsad on ühendatud ühise joonega. Joonisel fig. Joonisel 12 on kujutatud surve jaotust piki tiivaprofiili madala ja kõrge ründenurga korral. See näitab, et suurim vaakum saavutatakse tiiva ülemisel pinnal voogude maksimaalse ahenemise kohas. Nulliga võrdse lööginurga korral on suurim vaakum profiili suurima paksuse punktis. Tiiva all toimub ka vooluveekogude ahenemine, mille tulemusena tekib ka seal haruldaste tsoon, kuid väiksem kui tiiva kohal. Tiiva otsa ees on suurenenud rõhu ala.

Kui ründenurk suureneb, nihkub haruldaste tsoon rünnaku serva poole ja suureneb oluliselt. See juhtub seetõttu, et ojade suurima ahenemise koht liigub ründeserva poole. Tiiva all tiiva alumise pinnaga kohtuvad õhuosakesed aeglustuvad, mille tulemusena rõhk tõuseb.

Iga diagrammil näidatud ülerõhuvektor tähistab jõudu, mis mõjub tiiva pinna ühikule, see tähendab, et iga nool tähistab teatud skaalal ülerõhu suurust või erinevust kohaliku rõhu ja rõhu vahel häirimatus ruumis. vool:

Kõigi vektorite summeerimisel saame aerodünaamilise jõu ilma hõõrdejõude arvestamata. See jõud, võttes arvesse õhu hõõrdejõudu piirkihis, võrdub tiiva kogu aerodünaamilise jõuga. Seega kogu aerodünaamiline jõud (R) tekib rõhkude erinevuse tõttu tiiva ees ja taga, tiiva all ja selle kohal, samuti õhuhõõrdumise tagajärjel piirkihis.

Kogu aerodünaamilise jõu rakenduspunkt asub tiiva kõõlusel ja seda nimetatakse rõhukeskmeks (CP). Kuna kogu aerodünaamiline jõud toimib madalama rõhu suunas, suunatakse see üles ja kaldub tagasi.

Kooskõlas vastupanu põhiseadusega

Riis. 13. Tiiva aerodünaamilise kogujõu lagunemine selle komponentideks

õhk, kogu aerodünaamiline jõud väljendatakse järgmise valemiga:

Kogu aerodünaamiline jõud loetakse tavaliselt kui geomeetriline summa kaks komponenti: üht neist, Y, mis on risti häirimatu vooluga, nimetatakse tõstejõuks ja teist, Q, mis on suunatud tiiva liikumisele, nimetatakse tõmbejõuks.

Kõiki neid jõude võib pidada kahe termini algebraliseks summaks: survejõud ja hõõrdejõud. Tõstejõu puhul võib teise liikme praktiliselt tähelepanuta jätta ja eeldada, et tegemist on ainult survejõuga. Vastupidavust tuleks käsitleda kui survetakistuse ja hõõrdetakistuse summat (joonis 13).

Tõstejõu vektorite ja kogu aerodünaamilise jõu vahelist nurka nimetatakse kvaliteedinurgaks (Θк).


Tiibtõstuk

Tõstejõud (Y) tekib keskmiste rõhkude erinevuse tõttu tiiva all- ja ülaosas.

Asümmeetrilise profiili ümber voolamisel on tiiva kohal voolukiirus suurem kui tiiva all, mis on tingitud tiiva ülapinna suuremast kumerusest ja vastavalt Bernoulli seadusele on rõhk ülalt väiksem kui altpoolt.

Kui tiivaprofiil on sümmeetriline ja ründenurk null, siis on vool sümmeetriline, rõhk tiiva kohal ja all on sama ja tõusu ei toimu (joon. 14). Sümmeetrilise profiiliga tiib loob tõstejõu ainult nullist erineva ründenurga korral.



Sellest järeldub, et tõstejõu suurus on võrdne tiiva all (Rizb.low) ja selle kohal ülerõhu erinevuse korrutisega ( Rizb. ülemine) tiiva pindala kohta:

C Y- tõstustegur, mis määratakse katseliselt tuuletunnelis tiiva puhumisel. Selle suurus sõltub: 1 - tiiva kujust, mis võtab tõstejõu loomisel põhiosa; 2 - ründenurgast (tiiva orientatsioon voolu suhtes); 3 - tiiva töötlemisastme kohta (kareduse puudumine, materjali terviklikkus jne).

Kui koostada graafik tuuletunnelis erinevate rünnakunurkade all oleva asümmeetrilise tiiva puhumise andmete põhjal, näeb see välja selline (joonis 15).

See näitab, et:

1. Mõne jaoks negatiivne väärtus ründenurk, tõste koefitsient on null. See on nulltõusu nurk ja seda tähistatakse α0.

2. Ründenurga tõusuga teatud väärtuseni



Riis. 14. Allhelikiirus tiiva ümber: A- vooluspekter (piirkihti pole näidatud); b- rõhu jaotus (rõhu muster)

Riis. 15. Ajakava oleneb
koefitsient
tõstejõud ja koefitsient
eesmine juht
nurga takistus
rünnakud.


Joonis, 16. Voolu seiskumine ülekriitiliste rünnakunurkade korral: punktis A on rõhk suurem kui punktis B ja punktis C on rõhk suurem kui punktides A ja B

tõstejõu koefitsient suureneb proportsionaalselt (sirge), pärast teatud lööginurka tõsteteguri tõus väheneb, mis on seletatav keeriste tekkega ülemisel pinnal.

3. Teatud lööginurga korral saavutab tõsteteguri maksimumväärtuse. Seda nurka nimetatakse kriitiliseks ja tähistatakse α cr. Seejärel ründenurga edasisel suurenemisel tõsteteguri vähenemine, mis tuleneb voolu intensiivsest eraldumisest tiivast, mis on põhjustatud piirkihi liikumisest põhivoolu liikumise vastu (joon. 16).

Rünnaku nurkade ulatus on nurgad alates α 0 kuni α kr. Kriitilise lähedase ründenurkade korral ei ole tiival piisav stabiilsus ja see on halvasti juhitav.

See on kogu aerodünaamilise jõu komponent.

Tõmbejõudu esitatakse tavaliselt kahe komponendi summana: nulltõstetakistus ja indutseeritud takistus. Iga komponenti iseloomustab oma mõõtmeteta takistustegur ja teatav sõltuvus liikumiskiirusest.

Lohistamine võib kaasa aidata nii jäätumisele lennukid(at madalad temperatuuridõhk) ja põhjustada õhusõiduki esipindade kuumenemist ülehelikiirusel löögiionisatsiooniga.

Lohistage nulli tõstmise juures

See takistuse komponent ei sõltu tekkiva tõstejõu suurusest ja koosneb tiiva profiiltakistusjõust, tõstejõule mitte kaasa aitavate lennuki konstruktsioonielementide takistusest ja lainetakistusjõust. Viimane on märkimisväärne lähi- ja ülehelikiirusel liikudes ning selle põhjustab lööklaine teke, mis kannab ära olulise osa liikumisenergiast. Lainetakistus tekib siis, kui lennuk saavutab kriitilisele Machi arvule vastava kiiruse, kui osa lennukitiiva ümber voolavast voolust omandab ülehelikiiruse. Mida suurem on kriitiline arv M, seda suurem on tiiva pühkimisnurk, seda teravam on tiiva esiserv ja seda õhem on see.

Vastupanujõud on suunatud liikumiskiiruse vastu, selle suurus on võrdeline iseloomulik piirkond S, keskmine tihedus ρ ja ruutkiirus V:

C x 0 on mõõtmeteta aerodünaamiline takistuse koefitsient, mis saadakse sarnasuse kriteeriumide alusel, näiteks Reynoldsi ja Froude'i numbrid aerodünaamikas.

Iseloomuliku piirkonna määramine sõltub keha kujust:

  • kõige lihtsamal juhul (pall) - ristlõikepindala;
  • tiibade ja tiibade jaoks - tiiva/ampennaaži pindala plaanis;
  • helikopterite propellerite ja rootorite puhul - kas labade pindala või rootori pühitav ala;
  • piklike pöörlemisorienteeritud kehade jaoks kaasa vool (kere, õhulaeva kest) - vähendatud mahupiirkond, mis võrdub V 2/3, kus V on keha maht.

Tõmbejõu antud komponendi ületamiseks vajalik võimsus on võrdeline Kuuba kiirust.

Induktiivne reaktiivsus

Induktiivne reaktiivsus(Inglise) tõstest põhjustatud takistus) on piiratud ulatusega tiiva tõstejõu moodustumise tagajärg. Asümmeetriline vool tiiva ümber viib selleni, et õhuvool väljub tiivast tiivale langeva voolu suhtes nurga all (nn voolukald). Seega toimub tiiva liikumise ajal sissetuleva õhu massi pidev kiirendus lennusuunaga risti ja allapoole suunatud suunas. Selle kiirendusega kaasneb esiteks tõstejõu teke ja teiseks toob see kaasa vajaduse anda kiirenevale voolule kineetiline energia. Kineetilise energia hulk, mis on vajalik lennusuunaga risti oleva kiiruse andmiseks voolule, määrab induktiivse takistuse.

Indutseeritud takistuse suurust ei mõjuta mitte ainult tõstejõu suurus, vaid ka selle jaotus piki tiivaulatust. Induktiivse takistuse minimaalne väärtus saavutatakse tõstejõu elliptilise jaotusega piki ulatust. Tiiva kujundamisel saavutatakse see järgmiste meetoditega:

  • ratsionaalse tiivaplaani valimine;
  • geomeetrilise ja aerodünaamilise keerdumise kasutamine;
  • abipindade paigaldamine - vertikaalsed tiivaotsad.

Induktiivne reaktiivsus on proportsionaalne ruut tõstejõud Y ja vastupidiselt tiiva pindala S, selle pikenemine λ, keskmine tihedus ρ ja ruut kiirus V:

Seega annab indutseeritud takistus olulise panuse madalatel kiirustel lennates (ja sellest tulenevalt ka suurte rünnakunurkade korral). See suureneb ka lennuki massi kasvades.

Kogu vastupanu

Kas kõigi vastupanujõudude tüüpide summa:

X = X 0 + X i

Kuna lohistamine nulltõste juures X 0 on võrdeline kiiruse ja induktiivsuse ruuduga X i- on pöördvõrdeline kiiruse ruuduga, siis teevad nad erineva panuse erinevad kiirused. Kasvava kiirusega, X 0 kasvab ja X i- kukkumised ja kogutakistuse graafik X kiirusel ("nõutav tõukejõu kõver") on kõverate ristumispunktis minimaalne X 0 ja X i, mille juures mõlemad takistusjõud on võrdse suurusega. Sellel kiirusel on õhusõidukil antud tõstejõu juures väikseim takistus ( võrdne kaaluga) ja seega kõrgeim aerodünaamiline kvaliteet.


Wikimedia sihtasutus. 2010. aasta.

Kui mis tahes objekt liigub pinnal või õhus, tekivad jõud, mis seda takistavad. Neid nimetatakse takistus- või hõõrdejõududeks. Selles artiklis räägime teile, kuidas leida tõmbejõudu ja vaadata seda mõjutavaid tegureid.

Vastupanujõu määramiseks on vaja kasutada Newtoni kolmandat seadust. See väärtus on arvuliselt võrdne jõuga, mida tuleb rakendada objekti ühtlaseks liikumiseks tasasel horisontaalsel pinnal. Seda saab teha dünamomeetri abil. Vastupanujõud arvutatakse valemiga F=μ*m*g. Selle valemi järgi on soovitud väärtus otseselt proportsionaalne kehamassiga. Tasub arvestada, et õigeks arvutamiseks on vaja valida μ - koefitsient, mis sõltub materjalist, millest tugi on valmistatud. Arvesse võetakse ka eseme materjali. See koefitsient valitakse vastavalt tabelile. Arvutamiseks kasutatakse konstanti g, mis võrdub 9,8 m/s2. Kuidas arvutada takistust, kui keha ei liigu sirgjooneliselt, vaid mööda kaldtasapinda? Selleks peate esialgsesse valemisse sisestama nurga cos. See on kaldenurk, mis määrab kehade pinna hõõrdumise ja takistuse liikumisele. Kaldtasandil hõõrdumise määramise valem näeb välja järgmine: F=μ*m*g*cos(α). Kui keha liigub kõrgusel, siis mõjub sellele õhuhõõrdejõud, mis sõltub objekti kiirusest. Vajaliku väärtuse saab arvutada valemiga F=v*α. Kus v on objekti liikumiskiirus ja α on keskkonna takistustegur. See valem sobib ainult madalatel kiirustel liikuvatele kehadele. Reaktiivlennukite ja teiste kiirete üksuste tõmbejõu määramiseks kasutatakse teist - F=v2*β. Kiirkehade hõõrdejõu arvutamiseks kasutage kiiruse ja koefitsiendi β ruutu, mis arvutatakse iga objekti kohta eraldi. Kui objekt liigub gaasis või vedelikus, tuleb hõõrdejõu arvutamisel arvesse võtta nii keskkonna tihedust kui ka keha massi ja mahtu. Liiklustakistus vähendab oluliselt rongide ja autode kiirust. Veelgi enam, liikuvatele objektidele mõjuvad kahte tüüpi jõud - püsivad ja ajutised. Kogu hõõrdejõudu esindab kahe suuruse summa. Tõmbe vähendamiseks ja masina kiiruse suurendamiseks leiutavad disainerid ja insenerid mitmesuguseid libiseva pinnaga materjale, millelt õhk tõrjutakse. Sellepärast esiosa kiirrongid on voolujoonelise kujuga. Kalad liiguvad vees väga kiiresti tänu voolujoonelisele limaga kaetud kehale, mis vähendab hõõrdumist. Vastupanujõud ei avalda autode liikumisele alati negatiivset mõju. Auto mudast välja tõmbamiseks tuleb rataste alla valada liiva või killustikku. Tänu hõõrdumise suurenemisele tuleb auto hästi toime soise pinnase ja mudaga.

Langevarjuhüppe ajal kasutatakse õhutakistust. Varikatuse ja õhu vahelise hõõrdumise tagajärjel langevarjuri kiirus väheneb, mis võimaldab langevarjuhüppega tegeleda ilma oma elu kahjustamata.