Putoavan esineen ilmanvastuksen laskenta. Auton aerodynaaminen vastus

Suunnittelu- ja luomisprosessin aikana suunnittelijat harkitsevat huolellisesti auton aerodynamiikkaa, koska sillä on merkittävä vaikutus mallin tekniseen suorituskykyyn.

Kun auto liikkuu suurin osa tehoa voimalaitos menee voittamaan ilman aiheuttaman vastuksen. Ja oikein luotu auton aerodynamiikka antaa sinun vähentää tätä vastusta, mikä tarkoittaa, että sinun on kulutettava vähemmän tehoa ja vastaavasti vähemmän polttoainetta vastaantulevan ilmavirran vastuksen torjumiseksi.

Ajoneuvojen aerodynamiikkamittauksilla tutkitaan ilmavirran aiheuttamia ja vaikuttavia voimia ajoneuvoa. Ja tällaisia ​​voimia on useita - nosto ja sivuttais sekä veto.

Veto ja kerroin Cx

Suurimmaksi osaksi kaikki auton korissa tehtävät työt tähtäävät voittamiseen raahata, koska tämä on merkittävin voima.

Ilmavirran liike

Laskelmat perustuvat ilmanvastusvoimaan. Tuloksen laskemiseen käytetään tietoja, kuten ilman tiheys, auton poikittaisprojektioalue ja aerodynaaminen vastuskerroin (Cx) - tämä on auton aerodynamiikan tärkein indikaattori. Samalla vastusvoimaan vaikuttaa merkittävästi myös liikkeen nopeus. Joten nopeuden kaksinkertaistamiseen liittyy vastuksen nelinkertainen kasvu. Nopeus on yksi voimakkaimmista kulutuksen lisäämistekijöistä.

Esimerkiksi hyvin virtaviivaisessa autossa, jonka projektioala on 2 m2 ja kerroin 0,3 ajettaessa 60 km/h nopeudella, tarvitaan 2,4 hv ilmanvastuksen voittamiseksi ja nopeudella 120 km /h jo 19,1 litraa .Kanssa. Polttoaineen kulutuksen ero näissä olosuhteissa saavuttaa 30% 100 km:llä.

Jos sinä sisään Tämä hetki, vaaditaan suurinta polttoainetaloutta, on säilytettävä vakionopeus noin 60 km/h. Tässä ajotilassa kulutus on minimaalista jopa suurella Cx:llä varustetussa autossa.

Katsotaan kaikkea yksinkertaisella tavalla. Ilmalla on oma tiheys, ja huomattava. Liikkuessaan auton täytyy kulkea olemassa olevien ilmamassojen läpi, jolloin syntyy virtaus, joka virtaa kehon ympäri. Ja mitä helpompaa auto on "leikata" ilmamassaa, sitä vähemmän energiaa se kuluttaa siihen.

Mutta se ei ole niin yksinkertaista. Ajon aikana auton eteen muodostuu kohonneen paineen alue (auto puristaa ilmamassaa), eli eteen muodostuu näkymätön este, joka vaikeuttaa "leikkausta" ilmamassa.

Lisäksi ilmavirta irtoaa pinnasta kiertämisen jälkeen, mikä aiheuttaa turbulenssia ja tyhjiötä auton takana. Yhdessä kohonneen paineen kanssa tuloksena oleva tyhjiö lisää vastusta entisestään.

Koska ilman tiheyteen on mahdotonta vaikuttaa, suunnittelijat voivat säätää vain kahta muuta laskettua komponenttia - auton pinta-alaa ja aerodynaamista vastuskerrointa.

Mutta ei näytä olevan erityisen mahdollista vähentää auton ulkonemaa vaarantamatta korin hyödyllisiä tiloja (autoa on yksinkertaisesti mahdotonta tehdä pienemmäksi kuin se on), joten jäljellä on vain muuttaa Cx-kerrointa.

Tämä kerroin määritetään kokeellisesti (tuulitunnelissa) ja se kuvaa vastuksen suhdetta nopeuspaineeseen ja rungon poikkileikkauspinta-alaan. Sen koko on mittaton.

Aerodynaaminen putki

Pisaran muotoisella rungolla on alhaisin aerodynaaminen ilmanvastuskerroin. Ilmamassassa liikkuessaan tällainen kappale levittää virtauksen tasaisesti eteensä ilman, että muodostuu korkeapainealuetta, ja olemassa oleva "häntä" mahdollistaa virtauksen sulkeutumisen taakseen ilman katkoksia tai turbulenssia, ei myöskään ole tyhjiötä. Osoittautuu, että ilma vain virtaa kehon ympäri, mikä luo minimaalisen vastuksen. Tällaiselle kappaleelle kerroin Cx on vain 0,05.

Auton aerodynamiikan parissa työskentelevät suunnittelijat eivät ole vielä pystyneet saavuttamaan tällaisia ​​indikaattoreita. Ja kaikki siksi, että liikkuessa vastus syntyy useista tekijöistä:

• Kehonmuoto;
• Virtauksen kitka pinnalla virtauksen aikana;
• Virtaus moottoritilaan ja sisätilaan.

Siksi nykyaikaisissa autoissa aerodynaamista vastuskerrointa pidetään erinomaisena, jos sen arvo on alle 0,3. Esimerkiksi Peugeot 308:n kerroin on 0,29, Audi A2:n kerroin 0,25 ja Toyota Priuksen kerroin 0,26. Mutta on syytä huomata, että nämä ovat arvioita ihanteellisissa olosuhteissa. Käytännössä autoon vaikuttaa ajon aikana monet erilaiset tekijät, jotka vaikuttavat negatiivisesti kehon vastuskykyyn.

On huomionarvoista, että kertoimeen vaikuttaa suurin vaikutus ei auton etuosa, vaan sen takaosa. Ja syynä tähän on tyhjiön ja turbulenssin syntyminen virtauksen irtoamisen seurauksena kehosta. Siksi suunnittelijat ovat suurimmaksi osaksi sitoutuneet antamaan tarvittava muoto takaosalle.

Volkswagen XL1:n ilmanvastuskerroin on vain 0,19

Cx-kerrointa voidaan pienentää myös vähentämällä ulkonevien osien määrää kaikkialla autossa (sivuilla, katolla, pohjalla, edessä), ja niille elementeille, joita ei voida poistaa pinnasta, annetaan mahdollisimman virtaviivainen muoto.

Nosto ja painovoima

Epätasaisen ilmavirran seurauksena auton ympärillä eri puolilta syntyy eroa sen liikenopeudessa.

Tehokas nosto- ja painovoima

Auto liikkuu ja leikkaa ilmavirran läpi, kun taas osa tästä virtauksesta menee auton alle ja kulkee pohjan alta, eli se liikkuu melkein suorassa linjassa. Mutta virtauksen yläosan on seurattava kehon muotoa ja sen on kuljettava suurempi matka. Tästä johtuen ilmanopeudessa esiintyy eroa - yläosa liikkuu nopeammin kuin alaosa ohittaessaan auton. Ja koska nopeuden nousuun liittyy paineen lasku, pohjan alle muodostuu lisääntyneen paineen vyöhyke, joka nostaa auton.

Myös etuvastus lisää ongelmia. Auton edessä oleva ilmamassan korkeapaineinen alue painaa etupäätä tielle, kun taas takana oleva tyhjiö ja turbulenssi päinvastoin edistävät korin nostamista. Nosto, kuten veto, kasvaa nopeuden kasvaessa.

Negatiivinen tekijä tällaisen voiman vaikutuksesta on auton vakauden heikkeneminen nopeuden kasvaessa ja luiston todennäköisyyden lisääntyminen.

Mutta tällä voimalla voi olla myös myönteinen vaikutus. Korjaamalla auton suunnittelua voidaan nostovoima muuntaa puristusvoimaksi, mikä parantaa pitoa, auton vakautta ja ajettavuutta suurissa nopeuksissa.

Samanaikaisesti erillisiä ratkaisuja ei tarvita puristusvoiman saamiseksi. Kaikki Cx-kertoimen pienentämiseen tähtäävät kehitystyöt vaikuttavat myös puristusvoimaan. Esimerkiksi takapään muodon optimointi johtaa turbulenssin ja tyhjiön vähenemiseen, minkä ansiosta myös nostovoima pienenee ja vetovoima kasvaa. Takaspoilerin asennus toimii samalla tavalla.

Turbulenssin vähentäminen spoileria asennettaessa

Auton aerodynamiikkaa määritettäessä sivuttaisvoimia ei erityisesti oteta huomioon, koska ne eivät ole vakioita eikä niillä ole merkittävää vaikutusta auton suorituskykyyn.

Mutta tämä kaikki on auton aerodynamiikan teoriaa. Käytännössä kaikki voidaan selittää yhdellä lauseella - mitä huonompi aerodynamiikka, sitä suurempi polttoaineenkulutus.

Mikä muu vaikuttaa aerodynamiikkaan?

Tietenkin suunnittelijat yrittävät vähentää auton vastusta mahdollisimman paljon ajon aikana ja lisätä vetovoimaa. Mutta auton toiminnan ominaisuudet ja autonomistajien näkemykset ulkoisia ominaisuuksia koneet tekevät omat säätönsä ja joissain tapauksissa merkittäviä.

Eri autojen aerodynaaminen vastus nopeudesta riippuen

Esimerkiksi kattotelineen asentaminen, jopa aerodynaamisen muodon kanssa, lisää auton poikittaisprojektiota ja vaikuttaa suuresti virtaviivaukseen, mikä vaikuttaa välittömästi polttoaineenkulutukseen.

Myös kulutus kasvaa autolla ajettaessa auki ikkunat ja luukku, suoja- ja koristekorisarjojen käyttö, autosta ulkonevan ylisuuren lastin kuljetus, asennon rikkominen rakenneosat sijaitsee pohjan alla, mikä lisää maavaraa.

Mutta auton omistaja voi myös tehdä säätöjä, jotka vaikuttavat positiivisesti auton aerodynamiikkaan. Näitä ovat aerodynaamisten korisarjojen käyttö, spoilerin asennus ja maavaran pienentäminen.

1. Ajoneuvon liike liittyy ilmahiukkasten liikkeeseen, mikä kuluttaa osan moottorin tehosta. Nämä kustannukset koostuvat seuraavista osista:

2. Etuvastus, joka johtuu paine-erosta liikkuvan auton edessä ja takana (55-60 % ilmanvastus).

3. Ulkonevien osien aiheuttama vastus - taustapeili jne. (12-18 %).

4. Vastus, joka syntyy, kun ilma kulkee jäähdyttimen ja moottoritilan läpi.

5. Läheisten pintojen kitkasta johtuva vastustuskyky ilmakerroksia vastaan ​​(jopa 10 %).

6. Korin ylä- ja alaosan välisen paine-eron aiheuttama vastus (5-8 %).

Ilmanvastuksen laskennan yksinkertaistamiseksi korvaamme auton koko pinnalle jakautuneen vastuksen yhteen kohtaan kohdistetulla ilmanvastusvoimalla, ns. purjeen keskusta auto.

Kokemus on osoittanut, että ilmanvastuksen voima riippuu seuraavista tekijöistä:

Ajoneuvon nopeudesta, ja tämä riippuvuus on luonteeltaan neliöllinen;

Auton etuosasta F;

Virtaviivauskertoimesta Sukulaiset, joka on numeerisesti yhtä suuri kuin yhden luoma ilmanvastusvoima neliömetri ajoneuvon etualueelle, kun se liikkuu nopeudella 1 m/s.

Silloin ilmanvastusvoima on .

Kun määritetään F käytä empiirisiä kaavoja määrittääksesi likimääräisen vastusalueen. Kuorma-autoille F yleensä: F = H × B(korkeuden ja leveyden tulo), samanlainen linja-autoille. Hyväksytty henkilöautoihin F = 0,8 H × B. On olemassa muita kaavoja, jotka ottavat huomioon ajoneuvon radan, ajoneuvon korkeuden muuttamisen todennäköisyyden jne. K × F nimeltään virtaviivaistava tekijä ja merkitsee W.

Virtaviivauskertoimen määrittämiseen käytetään erityisiä laitteita tai rullausmenetelmää, joka koostuu vapaasti rullaavan ajoneuvon reitin muutoksen määrittämisestä liikkuessaan eri ajoneuvoilla. alkunopeus. Kun auto liikkuu sisään ilmavirta ilmanvastusvoima R sisään on mahdollista hajota komponenteiksi ajoneuvon akseleita pitkin. Tässä tapauksessa kaavat voimien projektioiden määrittämiseksi eroavat vain kertoimista, jotka ottavat huomioon voiman jakautumisen akseleita pitkin. Virtaviivauskerroin voidaan määrittää lausekkeesta:

jossa C X on kokeellisesti määritetty kerroin ottaen huomioon ilmanvastusvoiman jakautuminen x-akselilla. Tämä kerroin saadaan puhaltamalla tuulitunnelissa, ;

r - ilman tiheys, GOST:n mukaan r = 1,225 kg/m 3 nollassa.

Saamme .

Tuote edustaa nopeuspainetta, joka on yhtä suuri kuin kineettinen energia kuutiometriä ilmaa, joka liikkuu auton nopeudella suhteessa ilmaan.

Kerroin Sukulaiset on ulottuvuus.

Välillä Sukulaiset Ja C X on riippuvuus: K in = 0,61 С X.

Ajoneuvon perävaunu lisää vetovoimaa keskimäärin 25 %.

Korin edessä tapahtuvan jarrutuksen vuoksi virtausnopeus pienenee ja paine kasvaa. Sen kasvun aste riippuu kehon etuosan muodosta. Tasaisen levyn edessä paine on suurempi kuin pisaran muotoisen rungon edessä. Rungon takana harventumisen vuoksi paine laskee, kun taas litteällä levyllä on suurempi arvo verrattuna pisaran muotoiseen runkoon.

Näin ollen paine-ero muodostuu rungon eteen ja sen taakse, jolloin syntyy aerodynaaminen voima, jota kutsutaan painevastukseksi. Lisäksi rajakerroksen ilmankitkasta johtuen syntyy aerodynaaminen voima, jota kutsutaan kitkavastukseksi.

Kun virtaa symmetrisesti kehon ympärillä, vastus

paine- ja kitkavastus suuntautuvat kehon liikettä vastakkaiseen suuntaan ja muodostavat yhdessä vastusvoiman. Kokeet ovat osoittaneet, että aerodynaaminen voima riippuu virtausnopeudesta, ilman massatiheydestä, kappaleen muodosta ja koosta, sen sijainnista virtauksessa ja pinnan tilasta. Vastaan ​​tulevan virtauksen nopeuden kasvaessa sen kineettinen energia, joka on verrannollinen nopeuden neliöön, kasvaa. Siksi virtauksen suhteen kohtisuorassa olevan litteän levyn ympäri virrattaessa nopeuden kasvaessa paine etuosassa on

Tämä lisääntyy, koska suurin osa virtauksen kineettisestä energiasta jarrutuksen aikana muunnetaan potentiaaliseksi paineenergiaksi. Tässä tapauksessa levyn takana paine laskee entisestään, koska suihkun hitauden lisääntymisen vuoksi matalapainealueen laajuus kasvaa. Näin ollen virtausnopeuden kasvaessa, johtuen paine-eron kasvusta rungon edessä ja takana, aerodynaaminen vastusvoima kasvaa suhteessa nopeuden neliöön.

Aikaisemmin todettiin, että ilman tiheys luonnehtii sen inertiteettiä: mitä suurempi tiheys, sitä suurempi inertisyys. Jotta kehoa liikutettaisiin inertimmässä ja siten tiheämmässä ilmassa, tarvitaan enemmän vaivaa ilmahiukkasten siirtämiseen, mikä tarkoittaa, että ilma suurempaa voimaa vaikuttaa kehoon. Näin ollen mitä suurempi ilman tiheys on, sitä suurempi on aerodynaaminen voima, joka vaikuttaa liikkuvaan kappaleeseen.

Mekaniikan lakien mukaisesti aerodynaamisen voiman suuruus on verrannollinen kehon poikkileikkauspinta-alaan kohtisuorassa tämän voiman vaikutussuuntaan nähden. Useimmille rungoille tämä poikkileikkaus on suurin poikkileikkaus, jota kutsutaan keskiosaksi, ja siiven osalta sen tasoalue.

Rungon muoto vaikuttaa aerodynaamisen spektrin luonteeseen (tietyn kappaleen ympärillä virtaavien virtojen nopeuteen) ja siten paine-eroon, joka määrää aerodynaamisen voiman suuruuden. Kun kappaleen asema ilmavirrassa muuttuu, sen virtausspektri muuttuu, mikä aiheuttaa muutoksen aerodynaamisten voimien suuruudessa ja suunnassa.

Vähemmän karkeapintaisissa kappaleissa kitkavoimat ovat pienemmät, koska suurimmalla osalla pintaa niiden rajakerroksessa on laminaarinen virtaus, jossa kitkavastus on pienempi kuin turbulentissa.

Näin ollen, jos muodon ja sijainnin vaikutus
kappaleet virtauksessa, ota huomioon pintakäsittelyn aste
korjauskerroin nimeltä aero
dynaaminen kerroin, voimme päätellä, että
että aerodynaaminen voima on suoraan verrannollinen siihen
sen kerroin, nopeuspaine ja mi-
jakavat rungot (siivessä - sen alue),

Jos merkitsemme ilmanvastuksen aerodynaamista kokonaisvoimaa kirjaimella R, sen aerodynaaminen kerroin - nopeuspaine - q, ja siiven pinta-ala, ilmanvastuksen kaava voidaan kirjoittaa seuraavasti:

hyökkää, koska nopeuspaine on sama

näyttää joltakin:

kaava tulee olemaan

Annettu ilmanvastusvoiman kaava on tärkein, koska käyttämällä samanlaisia ​​muotoja on mahdollista määrittää minkä tahansa aerodynaamisen voiman suuruus korvaamalla vain voiman ja sen kertoimen merkinnät.

Aerodynaaminen kokonaisvoima ja sen komponentti

Koska siiven kaarevuus yläosassa on suurempi kuin alaosassa, sen kohtaaessaan ilmavirran, toisen ilmavirtausnopeuden pysyvyyslain mukaan paikallinen virtausnopeus siiven ympärillä yläosassa on suurempi kuin pohjassa ja hyökkäysreunassa se pienenee jyrkästi ja laskee paikoin nollaan. Bernoullin lain mukaan siiven edessä ja alapuolella esiintyy kohonneen paineen alue; Siiven yläpuolelle ja taakse ilmestyy matalapaineinen alue. Lisäksi ilman viskositeetin vuoksi. syntyy voima, kitka rajakerroksessa. Paineen jakautuminen siiven profiilia pitkin riippuu siiven asennosta ilmavirrassa, minkä karakterisoimiseksi käytetään "hyökkäyskulman" käsitettä.

Siiven iskukulma (α) on siiven jänteen suunnan ja tulevan ilmavirran välinen kulma tai lentonopeusvektorin suunta (kuva 11).

Paineen jakautuminen profiilia pitkin on myös kuvattu vektorikaavion muodossa. Rakenna se piirtämällä siiven profiili, merkitse siihen kohdat, joissa

josta paine mitattiin, ja näistä pisteistä ylipaineen arvot piirretään vektoreina. Jos tietyssä kohdassa paine on alhainen, niin vektorinuoli on suunnattu poispäin profiilista, jos paine on korkea, niin profiilia kohti. Vektorien päät on yhdistetty yhteisellä viivalla. Kuvassa Kuvassa 12 on kuva paineen jakautumisesta siipiprofiilia pitkin matalilla ja suurilla iskukulmilla. Se osoittaa, että suurin tyhjiö saadaan siiven yläpinnalle virtausten maksimikapenemiskohdassa. Kohtauskulmassa, joka on yhtä suuri kuin nolla, suurin tyhjiö on profiilin suurimman paksuuden kohdassa. Virtojen kapeneminen tapahtuu myös siiven alla, minkä seurauksena sielläkin tulee harventumisvyöhyke, mutta pienempi kuin siiven yläpuolella. Siiven kärjen edessä on lisääntyneen paineen alue.

Kun hyökkäyskulma kasvaa, harvinaisuusalue siirtyy kohti hyökkäyksen reunaa ja kasvaa merkittävästi. Tämä johtuu siitä, että purojen suurimman kapenemisen paikka siirtyy kohti hyökkäysreunaa. Siiven alla siiven alapintaa kohtaavat ilmahiukkaset hidastuvat, mikä johtaa paineen nousuun.

Jokainen kaaviossa esitetty ylipainevektori edustaa voimaa, joka vaikuttaa siiven pinnan yksikköön, eli jokainen nuoli edustaa tietyssä mittakaavassa ylipaineen määrää tai paikallisen paineen ja häiriöttömän paineen välistä eroa. virtaus:

Summaamalla kaikki vektorit, voimme saada aerodynaamisen voiman ottamatta huomioon kitkavoimia. Tämä voima, kun otetaan huomioon rajakerroksen ilman kitkavoima, vastaa siiven aerodynaamista kokonaisvoimaa. Näin ollen aerodynaaminen kokonaisvoima (R) johtuu paine-erosta siiven edessä ja takana, siiven alla ja sen yläpuolella sekä rajakerroksen ilman kitkasta.

Kokonaisaerodynaamisen voiman kohdistamispiste sijaitsee siiven jänteessä ja sitä kutsutaan painekeskukseksi (CP). Koska aerodynaaminen kokonaisvoima vaikuttaa alemman paineen suuntaan, se suuntautuu ylöspäin ja taipuu taaksepäin.

Resistanssin peruslain mukaisesti

Riisi. 13. Siiven aerodynaamisen kokonaisvoiman hajoaminen sen komponentteihin

ilma, aerodynaaminen kokonaisvoima ilmaistaan ​​kaavalla:

Aerodynaamisen kokonaisvoiman katsotaan yleensä olevan geometrinen summa kaksi komponenttia: toista, Y, joka on kohtisuorassa häiriöttömään virtaukseen nähden, kutsutaan nostovoimaksi ja toista, Q, joka on suunnattu vastakkain siiven liikettä vastaan, kutsutaan vastusvoimaksi.

Kutakin näistä voimista voidaan pitää kahden termin: painevoiman ja kitkavoiman algebrallisena summana. Nostovoiman osalta voidaan käytännössä jättää huomiotta toinen termi ja olettaa, että se on vain painevoima. Resistanssi tulee katsoa paineen kestävyyden ja kitkavastuksen summana (kuva 13).

Nostovoiman vektorien ja aerodynaamisen kokonaisvoiman välistä kulmaa kutsutaan laatukulmaksi (Θк).

Siiven nosto

Nostovoima (Y) syntyy keskimääräisten paineiden erosta siiven ala- ja yläosassa.

Virtattaessa epäsymmetrisen profiilin ympärillä virtausnopeus siiven yläpuolella on suurempi kuin siiven alla johtuen siiven yläpinnan suuremmasta kaareutumisesta ja Bernoullin lain mukaan paine ylhäältä on pienempi kuin alhaalta.

Jos siipiprofiili on symmetrinen ja iskukulma nolla, virtaus on symmetrinen, paine siiven ylä- ja alapuolella on sama eikä nostoa tapahdu (kuva 14). Symmetrisen profiilin omaava siipi luo nostovoiman vain nollasta poikkeavassa iskukulmassa.

Tästä seuraa, että nostovoiman suuruus on yhtä suuri kuin siiven alla (Rizb.low) ja sen yläpuolella olevan ylipaineeron tulo. ( Rizb. yläosa) siipialuetta kohti:

C Y- nostokerroin, joka määritetään kokeellisesti puhaltaessa siipiä tuulitunnelissa. Sen suuruus riippuu: 1 - siiven muodosta, joka ottaa pääosan noston luomiseen; 2 - hyökkäyskulmasta (siiven suuntaus suhteessa virtaukseen); 3 - siiven käsittelyaste (karheuden puuttuminen, materiaalin eheys jne.).

Jos kuvaaja piirretään tietojen perusteella, jotka on saatu puhaltamalla epäsymmetristä siipeä tuulitunnelissa eri hyökkäyskulmissa, se näyttää tältä (kuva 15).

Se osoittaa, että:

1. Joillekin negatiivinen arvo hyökkäyskulma, nostokerroin on nolla. Tämä on nollan nousukulma ja sitä merkitään α0.

2. Hyökkäyskulman kasvaessa tiettyyn arvoon

Riisi. 14. Aliäänivirtaus siiven ympärillä: A- virtausspektri (rajakerrosta ei ole esitetty); b- paineen jakautuminen (painekuvio)

Riisi. 15. Aikataulu riippuu
kerroin
nostovoima ja kerroin
etukuljettaja
kulman vastus
hyökkäyksiä.

Kuva, 16. Virtauksen pysähtyminen ylikriittisissä kohtauskulmissa: pisteessä A paine on suurempi kuin kohdassa B ja kohdassa C paine on suurempi kuin pisteissä A ja B

nostokerroin kasvaa suhteellisesti (suoraan); tietyn iskukulman jälkeen nostokertoimen kasvu pienenee, mikä selittyy pyörteiden muodostumisella yläpinnalle.

3. Tietyssä kohtauskulmassa nostokerroin saavuttaa maksimiarvon. Tätä kulmaa kutsutaan kriittiseksi ja sitä merkitään α cr. Sitten nousukulman kasvaessa edelleen nostokerroin pienenee, mikä johtuu voimakkaasta virtauksen erottumisesta siivestä, joka johtuu rajakerroksen liikkeestä päävirtauksen liikettä vastaan ​​(kuva 16).

Toiminnalliset hyökkäyskulmat ovat kulmia alkaen α 0 α cr. Lähellä kriittisiä hyökkäyskulmia siipi ei ole riittävän vakaa ja se on huonosti hallinnassa.

Se on osa aerodynaamista kokonaisvoimaa.

Vastusvoima esitetään yleensä kahden komponentin summana: nollanostovastus ja indusoitu vastus. Jokaiselle komponentille on ominaista oma mittaton ilmanvastuskerroin ja tietty riippuvuus liikenopeudesta.

Vetäminen voi edistää molempien jäätymistä ilma-alus(at matalat lämpötilat ilma) ja aiheuttavat lentokoneen etupintojen kuumenemista yliäänenopeuksilla törmäysionisaatiolla.

Vedä nollassa

Tämä vastuksen komponentti ei riipu syntyvän nostovoiman suuruudesta ja koostuu siiven profiilivastuksesta, nostovoimaan vaikuttamattomien lentokoneen rakenneosien vastuksista ja aaltovastusta. Jälkimmäinen on merkittävä liikkuessa lähes- ja yliäänenopeuksilla, ja sen aiheuttaa iskuaallon muodostuminen, joka kuljettaa pois merkittävän osan liikeenergiasta. Aaltovastus syntyy, kun lentokone saavuttaa kriittistä Mach-lukua vastaavan nopeuden, kun osa lentokoneen siiven ympärillä virtaavasta virtauksesta saavuttaa yliääninopeuden. Mitä suurempi kriittinen luku M on, sitä suurempi siiven pyyhkäisykulma, sitä terävämpi siiven etureuna ja ohuempi se on.

Vastusvoima on suunnattu liikenopeutta vastaan, sen suuruus on verrannollinen ominaista aluetta S, keskitiheys ρ ja neliönopeus V:

Tunnusomaisen alueen määrittäminen riippuu kehon muodosta:

• yksinkertaisimmassa tapauksessa (pallo) - poikkileikkausala;
• siivet ja emennage - siiven/emennagein alue suunnitelmassa;
• helikopterien potkureille ja roottoreille - joko siipien pinta-ala tai roottorin pyyhkäisyalue;
• pitkille kiertosuuntaisille kappaleille pitkin virtaus (runko, ilmalaivan kuori) - pienennetty tilavuusalue, joka on yhtä suuri kuin V 2/3, missä V on rungon tilavuus.

Teho, joka vaaditaan vastusvoiman tietyn komponentin voittamiseksi, on verrannollinen Kuuba nopeus.

Induktiivinen reaktanssi

Induktiivinen reaktanssi(Englanti) noston aiheuttama veto) on seurausta nostovoiman muodostumisesta äärellisen jännevälin siiven päälle. Epäsymmetrinen virtaus siiven ympärillä johtaa siihen, että ilmavirta poistuu siivestä kulmassa siiven päälle tulevaan virtaukseen nähden (ns. virtauskulma). Siiven liikkeen aikana tapahtuu siis jatkuva sisääntulevan ilman massan kiihtyvyys lentosuuntaan nähden kohtisuorassa ja alaspäin suunnatussa suunnassa. Tähän kiihtyvyyteen liittyy ensinnäkin nostovoiman muodostuminen, ja toiseksi se johtaa tarpeeseen välittää kineettistä energiaa kiihtyvään virtaukseen. Kineettisen energian määrä, joka tarvitaan nopeuden, joka on kohtisuorassa lentosuuntaan nähden, jakaa virtaukseen, määrittää induktiivisen vastuksen määrän.

Indusoituneen vastuksen suuruuteen ei vaikuta ainoastaan ​​nostovoiman suuruus, vaan myös sen jakautuminen siiven kärkeä pitkin. Induktiivisen vastuksen minimiarvo saavutetaan nostovoiman elliptisellä jakautumisella jänneväliä pitkin. Siiven suunnittelussa tämä saavutetaan seuraavilla menetelmillä:

• järkevän siipisuunnitelman valinta;
• geometrisen ja aerodynaamisen kierteen käyttö;
• apupintojen asennus - pystysuorat siipien kärjet.

Induktiivinen reaktanssi on verrannollinen neliö nostovoima Y ja käänteisesti siiven pinta-ala S, sen venymä λ, keskitiheys ρ ja neliö nopeus V:

Siten indusoitu vastus vaikuttaa merkittävästi lentäessä pienillä nopeuksilla (ja tämän seurauksena suurilla hyökkäyskulmilla). Se myös kasvaa lentokoneen painon kasvaessa.

Kokonaisvastus

Onko kaikentyyppisten vastusvoimien summa:

Koska veto nollanostossa X 0 on verrannollinen nopeuden neliöön ja induktiiviseen X i- on kääntäen verrannollinen nopeuden neliöön, silloin ne antavat eri panoksia eri nopeuksilla. Nopeuden kasvaessa, X 0 kasvaa ja X i- putoaminen ja kokonaisvastuksen käyrä X nopeudella ("vaadittu työntövoimakäyrä") on minimikäyrien leikkauspisteessä X 0 ja X i, jossa molemmat vastusvoimat ovat suuruudeltaan yhtä suuret. Tällä nopeudella lentokoneella on pienin vastus annetulla nostovoimalla ( yhtä suuri kuin paino), ja siksi paras aerodynaaminen laatu.

Wikimedia Foundation. 2010.

Kun jokin esine liikkuu pinnalla tai ilmassa, syntyy voimia, jotka estävät sen. Niitä kutsutaan vastus- tai kitkavoimiksi. Tässä artikkelissa kerromme, kuinka voit löytää vetovoiman ja tarkastella siihen vaikuttavia tekijöitä.

Ilmavastusta käytetään laskuvarjohypyn aikana. Katoksen ja ilman välisen kitkan seurauksena laskuvarjohyppääjän nopeus laskee, jolloin hän voi harjoittaa laskuvarjohyppäämistä vahingoittamatta henkeään.