* O aripă de avion este proiectată pentru a genera portabilitatea necesară pentru a susține aeronava în aer. Calitatea aerodinamică a aripii este mai mare, cu cât portanța este mai mare și cu atât rezistența este mai mică. Forța și rezistența aripii depind de caracteristicile geometrice ale aripii. Caracteristicile geometrice ale aripii se reduc la caracteristicile aripii în plan și caracteristicile

Aripile aeronavelor moderne sunt eliptice în plan (a), dreptunghiulare (b), trapezoidale (c), înclinate (d) triunghiulare (e)

Unghiul aripii transversale în V Caracteristicile geometrice ale aripii Forma aripii în plan se caracterizează prin anvergura, alungirea zonei, îngustarea, măturarea și V transversal Anvergura L este distanța dintre capetele aripii în linie dreaptă. Zona aripii în termeni de Skr este limitată de contururile aripii.

Aria aripilor trapezoidale și măturate se calculează ca aria a două trapeze unde b 0 este coarda rădăcinii, m; bk - acord final, m; - coarda medie a aripii, m Extensia aripii este raportul dintre anvergura aripii și coarda medie Dacă în loc de bav îi substituim valoarea din egalitatea (2. 1), atunci extensia aripii va fi determinată de formula Pentru supersonic modern și aeronavele transonice, extensia aripii nu depășește 2 - 5. Pentru aeronavele cu viteză mică, raportul de aspect poate ajunge la 12-15, iar pentru planoare până la 25.

Conicitatea aripii este raportul dintre coarda axială și coarda finală.Pentru aeronavele subsonice, conicitatea aripii de obicei nu depășește 3, iar pentru aeronavele transonice și supersonice, aceasta poate varia foarte mult. Unghiul de baleiaj este unghiul dintre linia marginii anterioare a aripii și axa transversală a aeronavei. Sweep-ul poate fi măsurat și de-a lungul liniei focarelor (trecând 1/4 din coardă de la marginea atacului) sau de-a lungul unei alte linii a aripii. Pentru aeronavele transonice, atinge 45°, iar pentru aeronavele supersonice - până la 60°. Unghiul transversal V al aripii este unghiul dintre axa transversală a aeronavei și suprafața inferioară a aripii. În aeronavele moderne, unghiul V transversal variază de la +5° la -15°. Profilul unei aripi este forma secțiunii sale transversale. Profilele pot fi simetrice sau asimetrice. Asimetric, la rândul său, poate fi biconvex, plan-convex, concav-convex etc. În formă de S. Lenticulare și în formă de pană pot fi utilizate pentru avioanele supersonice. Principalele caracteristici ale profilului sunt: ​​coarda profilului, grosimea relativă, curbura relativă

Coarda profilului b este un segment de linie dreaptă care leagă cele mai îndepărtate două puncte ale profilului Forme ale profilelor aripii 1 - simetrice; 2 - nesimetric; 3 - plan-convex; 4 - biconvex; 5 - în formă de S; 6 - laminat; 7 - lenticular; 8 - în formă de diamant; 9 proeminent

Caracteristicile geometrice ale profilului: b - coarda profilului; Cmax - grosimea maximă; fmax - săgeată de curbură; coordonata x de cea mai mare grosime Unghiuri de atac ale aripii

Forța aerodinamică totală și punctul de aplicare a acesteia R este forța aerodinamică totală; Y - forta de ridicare; Q este forța de tracțiune; - unghi de atac; q - unghi de calitate Grosimea relativă a profilului c este raportul dintre grosimea maximă Сmax și coardă, exprimată în procente:

Grosimea relativă a profilului aerodinamic c este raportul dintre grosimea maximă Cmax și coardă, exprimată ca procent: Poziția grosimii maxime a profilului aerodin Xc este exprimată ca procent din lungimea coardei și se măsoară de la vârf. Pentru aeronavele moderne, grosimea relativă a profilului aerodinamic este în intervalul de 416%. Curbura relativă a profilului f este raportul dintre curbura maximă f și coardă, exprimat ca procent. Distanța maximă de la linia centrală a profilului la coardă determină curbura profilului. Linia de mijloc a profilului este trasată la o distanță egală de contururile superioare și inferioare ale profilului. Pentru profilele simetrice, curbura relativă este egală cu zero, în timp ce pentru profilele asimetrice această valoare este diferită de zero și nu depășește 4%.

COORDA MEDIE AERODINAMICĂ A aripii Coarda medie aerodinamică a aripii (MAC) este coarda unei astfel de aripi dreptunghiulare, care are aceeași zonă ca aripa dată, mărimea forței aerodinamice totale și poziția centrului de presiune (CP) la unghiuri egale de atac

Pentru o aripă trapezoidală nerăsucită, MAR este determinată de construcția geometrică. Pentru a face acest lucru, aripa aeronavei este desenată în plan (și la o anumită scară). Pe continuarea coardei rădăcinii se depune un segment egal ca dimensiune cu coarda finală, iar pe continuarea coardei finale (înainte) se depune un segment egal cu coarda rădăcinii. Capetele segmentelor sunt legate printr-o linie dreaptă. Apoi trageți linia de mijloc a aripii, conectând mijlocul drept al rădăcinii și a coardelor de capăt. Coarda aerodinamică medie (MAC) va trece prin punctul de intersecție al acestor două linii.

Cunoscând mărimea și poziția MAR pe aeronavă și luând-o ca linie de bază, se determină în raport cu acesta poziția centrului de greutate al aeronavei, centrul de presiune al aripii etc.. Forța aerodinamică a aeronavei este creat de aripă și aplicat la centrul de presiune. Centrul de presiune și centrul de greutate, de regulă, nu coincid și, prin urmare, se formează un moment de forță. Valoarea acestui moment depinde de mărimea forței și de distanța dintre CG și centrul de presiune, a cărui poziție este definită ca distanța de la începutul MAR, exprimată în termeni liniari sau ca procent din lungimea MAR.

WING Drag Drag este rezistența la mișcarea aripii unui avion în aer. Se compune din profil, rezistență inductivă și val: Xcr=Xpr+Hind+XV. Draga valurilor nu va fi luată în considerare, deoarece are loc la viteze de zbor peste 450 km/h. Rezistența profilului este alcătuită din rezistența la presiune și frecare: Хpr=ХД+Хtr. Dragul de presiune este diferența de presiune în fața și în spatele aripii. Cu cât această diferență este mai mare, cu atât este mai mare rezistența la presiune. Diferența de presiune depinde de forma profilului, grosimea relativă și curbura acestuia, în figură este indicat Cx - coeficientul de rezistență al profilului).

Cu cât grosimea relativă c a profilului aerodinamic este mai mare, cu atât presiunea crește mai mult în fața aripii și cu atât scade în spatele aripii, la marginea ei de fugă. Ca urmare, diferența de presiune crește și, în consecință, crește rezistența la presiune. Când un flux de aer curge în jurul profilului aripii la unghiuri de atac apropiate de critice, rezistența la presiune crește semnificativ. În acest caz, dimensiunile jetului de trezire învolburată și vortexurile în sine cresc brusc.Rezistența la frecare apare datorită manifestării vâscozității aerului în stratul limită al profilului aripii curgătoare. Mărimea forțelor de frecare depinde de structura stratului limită și de starea suprafeței aerodinamice a aripii (rugozitatea acesteia). Într-un strat limită laminar de aer, rezistența la frecare este mai mică decât într-un strat limită turbulent. În consecință, cea mai mare parte a suprafeței aripii curge în jurul stratului limită laminar al fluxului de aer, cu atât rezistența la frecare este mai mică. Valoarea rezistenţei la frecare este afectată de: viteza aeronavei; rugozitatea suprafeței; forma aripii. Cu cât viteza de zbor este mai mare, suprafața aripii este prelucrată cu o calitate mai proastă și profilul aripii este mai gros, cu atât rezistența la frecare este mai mare.

Dragul inductiv este o creștere a rezistenței asociate cu formarea suspensiei aripii. Când un flux de aer netulburat curge în jurul unei aripi, apare o diferență de presiune deasupra și dedesubtul aripii. Ca urmare, o parte din aerul de la capetele aripilor curge dintr-o zonă de presiune mai mare într-o zonă de presiune mai mică

Unghiul la care fluxul de aer care curge în jurul aripii cu o viteză V indusă de o viteză verticală U este deviat se numește unghi de oblic al curgerii. Valoarea sa depinde de valoarea vitezei verticale induse de mănunchiul vortex și de viteza de curgere care se apropie V

Prin urmare, din cauza teșirii curgerii, unghiul adevărat de atac al estului aripii în fiecare dintre secțiunile sale va diferi de unghiul geometric sau aparent de atac fiecare cu o sumă. După cum știți, forța de ridicare a aripa ^ Y este întotdeauna perpendiculară pe fluxul care se apropie, direcția acestuia. Prin urmare, vectorul forță de susținere al aripii deviază cu un unghi și este perpendicular pe direcția fluxului de aer V. Forța de sustentație nu va fi întreaga forță ^ Y ", ci componenta sa Y, îndreptată perpendicular pe fluxul care se apropie.

Având în vedere micimea valorii, considerăm egală cu O altă componentă a forței Y „va fi Această componentă este direcționată de-a lungul curgerii și se numește rezistență inductivă (fig. prezentată mai sus). Pentru a afla valoarea rezistenței inductive, este este necesar să se calculeze viteza ^ U și unghiul de curgere Dependența unghiului de curgere de raportul de aspect al aripii , coeficientul de portanță Su și forma aripii în plan se exprimă prin formula în termeni de.

unde Cxi este coeficientul de rezistență inductivă. Este determinat de formula Din formula se poate observa că Cx este direct proporțional cu coeficientul de portanță și invers proporțional cu raportul de aspect al aripii. La un unghi de atac de ridicare zero o, reactanța inductivă va fi zero. La unghiurile supercritice de atac, curgerea lină în jurul profilului aripii este perturbată și, prin urmare, formula pentru determinarea Cx 1 nu este acceptabilă pentru determinarea valorii sale. Deoarece valoarea lui Cx este invers proporțională cu raportul de aspect al aripii, aeronavele destinate zborurilor pe distanțe lungi au un raport de aspect mare al aripii: = 14 ... 15.

Calitatea aerodinamică a aripii Calitatea aerodinamică a unei aripi este raportul dintre forța de sustentație și forța de rezistență a aripii la un unghi dat de atac, unde Y este forța de sustentație, kg; Q - forța de tracțiune, kg. Înlocuind valorile lui Y și Q în formulă, obținem Cu cât calitatea aerodinamică a aripii este mai mare, cu atât este mai perfectă. Valoarea calității pentru aeronavele moderne poate ajunge la 14-15, iar pentru planoare 45-50. Aceasta înseamnă că aripa unei aeronave poate crea portanță care este de 14 până la 15 ori rezistența, iar pentru planoare chiar de 50 de ori.

Raportul lift-to-drag este caracterizat prin unghi. Unghiul dintre vectorii portanței și forțele aerodinamice totale se numește unghi lift-to-drag. Cu cât este mai mare raportul de ridicare la glisare, cu atât unghiul de ridicare este mai mic și invers. Calitatea aerodinamică a aripii, după cum se poate observa din formulă, depinde de aceiași factori ca și coeficienții Cy și Cx, adică de unghiul de atac, forma profilului aerodinamic, forma aripii în plan, numărul de zbor M și tratamentul suprafeței. INFLUENȚA ASUPRA CALITĂȚII ANGULUI DE ATAC Odată cu creșterea unghiului de atac până la o anumită valoare, calitatea aerodinamică crește. La un anumit unghi de atac, calitatea atinge valoarea sa maximă Kmax. Acest unghi este numit cel mai avantajos unghi de atac, naiv. este egal cu zero. Efectul asupra raportului lift-to-drag al formei profilului aerodinamic este legat de grosimea relativă și curbura profilului aerodin. In acest caz, forma contururilor profilului, forma nasului si pozitia grosimii maxime a profilului de-a lungul coardei au o mare influenta.Pentru a obtine valori mari Se selectează Kmax, grosimea optimă și curbura profilului, forma contururilor și alungirea aripii. Pentru a obține cele mai înalte valori de calitate, cea mai bună formă a aripii este eliptică cu marginea anterioară rotunjită.

Graficul dependenței calității aerodinamice de unghiul de atac Formarea forței de aspirație Dependența calității aerodinamice de unghiul de atac și grosimea profilului aerodinamic Modificarea calității aerodinamice a aripii în funcție de numărul M

WING POLAR Pentru diferite calcule ale caracteristicilor de zbor ale unei aripi, este deosebit de important să se cunoască modificarea simultană a Cy și Cx în intervalul unghiurilor de zbor de atac. În acest scop, se construiește un grafic al dependenței coeficientului Su de Cx, numit polar. Denumirea „polar” se explică prin faptul că această curbă poate fi considerată ca o diagramă polară construită pe coordonatele coeficientului forței aerodinamice totale CR și, unde este unghiul de înclinare al forței aerodinamice totale R față de direcția a vitezei curgerii care se apropie (cu condiția ca scalele Su și Cx să fie luate la fel). Principiul construcției aripii polare Aripii polare Dacă de la origine, aliniat cu centrul de presiune al profilului aerodinamic, se trage un vector în orice punct de pe polar, atunci acesta va fi o diagonală a unui dreptunghi, ale cărui laturi sunt, respectiv, egale. la Сy și Сх. coeficientul de tragere și ridicare din unghiurile de atac - așa-numita aripă polară.

Polarul este construit pentru o aripă bine definită, cu dimensiuni geometrice date și forma profilului. Un număr de unghiuri caracteristice de atac pot fi determinate din polarul aripii. Unghiul de ridicare zero o este situat la intersecția polarului cu axa Cx. La acest unghi de atac, coeficientul de ridicare este zero (Сy = 0). Pentru aripile aeronavelor moderne, de obicei o = Unghiul de atac la care Cx are cea mai mică valoare Cx. min. se găsește desenând o tangentă la polara paralelă cu axa Cy. Pentru profilele aripilor moderne, acest unghi este în intervalul de la 0 la 1°. Cel mai avantajos unghi de atac este naiv. Întrucât la unghiul cel mai favorabil de atac calitatea aerodinamică a aripii este maximă, unghiul dintre axa Сy și tangenta trasă de la origine, adică unghiul de calitate, la acest unghi de atac, conform formulei (2.19) , va fi minim. Prin urmare, pentru a determina naivul, este necesar să se tragă o tangentă la polar de la origine. Punctul de atingere se va potrivi cu naivul. Pentru aripile moderne, naivitatea se află în intervalul 4 - 6 °.

Unghiul critic de atac critic. Pentru a determina unghiul critic de atac, este necesar să se tragă o tangentă la polara paralelă cu axa Cx. Punctul de atingere și va corespunde cu crit. Pentru aripile aeronavelor moderne, crit = 16 -30°. Unghiurile de atac cu același raport lift-to-drag sunt găsite prin trasarea unei secante de la origine la polar. La punctele de intersecție, găsim unghiurile de atac (u) în timpul zborului, la care raportul ridicare-tragere va fi același și neapărat mai mic decât Kmax.

POLAR AERONAVEI Una dintre principalele caracteristici aerodinamice ale unei aeronave este polara aeronavei. Coeficientul de portanță al aripii Cy este egal cu coeficientul de portanță al întregii aeronave, iar coeficientul de rezistență al aeronavei pentru fiecare unghi de atac este mai mare decât Cx al aripii cu valoarea lui Cxvr. În acest caz, polarul aeronavei va fi deplasat la dreapta polarului aripii cu temperatura Cx. Polarul aeronavei este construit folosind datele dependențelor Сy=f() și Сх=f(), obținute experimental prin modele de suflare în tuneluri de vânt. Unghiurile de atac pe polarul aeronavei sunt fixate prin transferarea orizontală a unghiurilor de atac marcate pe polarul aripii. Determinarea caracteristicilor aerodinamice și a unghiurilor caracteristice de atac de-a lungul polarului aeronavei se realizează în același mod ca și pe polarul aripii.

Unghiul de atac zero-lift al unei aeronave este practic același cu unghiul zero-lift de atac al unei aripi. Deoarece forța de ridicare este zero la unghi, atunci la acest unghi de atac este posibilă numai mișcarea verticală în jos a aeronavei, numită scufundare verticală, sau o alunecare verticală la un unghi de 90 °.

Unghiul de atac la care coeficientul de rezistență are o valoare minimă este găsit prin trasarea unei tangente la paralela polară cu axa Cy. Când zbori în acest unghi de atac, va exista cea mai mică pierdere pentru rezistență. La acest unghi de atac (sau aproape de el), zborul se efectuează la viteză maximă. Cel mai favorabil unghi de atac (naiv) corespunde celei mai mari valori a calității aerodinamice a aeronavei. Grafic, acest unghi, ca și pentru aripă, este determinat prin trasarea unei tangente la polar de la origine. Din grafic se poate observa că panta tangentei la polara aeronavei este mai mare decât cea a tangentei la polara aripii. Concluzie: calitatea maximă a aeronavei în ansamblu este întotdeauna mai mică decât calitatea aerodinamică maximă a unei singure aripi.

Din grafic se poate observa că unghiul cel mai avantajos de atac al aeronavei este mai mare decât unghiul cel mai avantajos de atac al aripii cu 2 - 3°. Unghiul critic de atac al unei aeronave (crit) nu diferă în valoare de valoarea aceluiași unghi pentru aripă. Extinderea flapsurilor la poziția de decolare (= 15 -25°) vă permite să creșteți coeficientul de ridicare maxim Sumax cu o creștere relativ mică a coeficientului de rezistență. Acest lucru face posibilă reducerea vitezei minime de zbor necesare, ceea ce determină practic viteza de decolare a aeronavei în timpul decolării. Datorită eliberării clapetelor (sau clapetelor) în poziția de decolare, cursa de decolare este redusă cu până la 25%.

Când flapsurile (sau flapsurile) sunt extinse până în poziția de aterizare (= 45 - 60°), coeficientul maxim de portanță poate crește până la 80%, ceea ce reduce drastic viteza de aterizare și lungimea cursei. Cu toate acestea, rezistența în acest caz crește mai intens decât forța de ridicare, astfel încât calitatea aerodinamică este redusă semnificativ. Dar această împrejurare este folosită ca factor operațional pozitiv - abruptul traiectoriei crește la planificarea înainte de aterizare și, în consecință, aeronava devine mai puțin pretențioasă cu privire la calitatea abordărilor în aliniament. pistă de decolare. Cu toate acestea, atunci când sunt atinse astfel de numere M la care compresibilitatea nu mai poate fi neglijată (M > 0,6 - 0,7), coeficienții de ridicare și rezistență trebuie să fie determinați ținând cont de corecția pentru compresibilitate. unde Suszh este coeficientul de ridicare, luând în considerare compresibilitatea; Suneszh este coeficientul de ridicare al unui flux incompresibil pentru același unghi de atac ca și Suszh.

Până la numerele M = 0,6 -0,7, practic toți polarii coincid, dar la numere mari ^ M încep să se deplaseze la dreapta și simultan să mărească panta către axa Cx. Deplasarea polarilor spre dreapta (cu Cx mare) se datorează unei creșteri a coeficientului de rezistență al profilului datorită influenței compresibilității aerului, iar cu o creștere suplimentară a numărului (M > 0,75 - 0,8) datorită aspectului. de rezistență la val. O creștere a înclinării polarilor se explică printr-o creștere a coeficientului de rezistență inductivă, deoarece la același unghi de atac într-un flux subsonic de gaz compresibil, raportul lift-to-drag al aeronavei începe să scadă de la moment în care efectul de compresibilitate este vizibil.

Făcând clic pe butonul „Descărcați arhiva”, veți descărca gratuit fișierul de care aveți nevoie.
Înainte de a descărca acest fișier, amintiți-vă acele eseuri bune, control, referate, teze, articole și alte documente care se află nerevendicate pe computerul dvs. Aceasta este munca ta, ar trebui să participe la dezvoltarea societății și să beneficieze oamenii. Găsiți aceste lucrări și trimiteți-le la baza de cunoștințe.
Noi și toți studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vom fi foarte recunoscători.

Pentru a descărca o arhivă cu un document, introduceți un număr de cinci cifre în câmpul de mai jos și faceți clic pe butonul „Descărcați arhiva”

Documente similare

Calculul și construcția polarilor unei aeronave subsonice de pasageri. Determinarea coeficienților de rezistență minim și maxim al aripii și fuselajului. Rezumatul retragerilor dăunătoare ale aeronavei. Construcția polarilor și curba coeficientului de portanță.

lucrare de termen, adăugată 03.01.2015


Caracteristicile structurale și aerodinamice ale aeronavei. Forțele aerodinamice ale profilului aripii Tu-154. Influența masei de zbor asupra caracteristicilor de zbor. Decolare și coborâre a aeronavei. Determinarea momentelor din cârmele gaz-dinamice.

lucrare de termen, adăugată 12.01.2013


Fluxul de aer în jurul unui corp. Aripa aeronavei, caracteristici geometrice, coardă aerodinamică medie, rezistență, raport lift-to-drag. Avioane polare. Centrul de presiune al aripii și schimbarea poziției acesteia în funcție de unghiul de atac.

lucrare de termen, adăugată 23.09.2013


Studiul caracteristicilor de decolare și aterizare a aeronavei: determinarea dimensiunilor aripilor și unghiurilor de mișcare; calculul numărului critic Mach, coeficientul de rezistență aerodinamică, forța de ridicare. Construcția polarilor de decolare și aterizare.

lucrare de termen, adăugată 24.10.2012


Calculul rezistenței aripii unui raport mare de aspect al unei aeronave de transport: determinarea parametrilor geometrici și a datelor de greutate ale aripii. Construirea unei diagrame a forțelor transversale și a momentelor de-a lungul lungimii aripii. Calcul de proiectare și verificare a secțiunii aripii.

lucrare de termen, adăugată 14.06.2010


Caracteristicile de zbor ale aeronavei Yak-40 pentru cazul de încărcare. Caracteristicile geometrice ale elementelor de putere ale aripii. Transformarea unei aripi complexe într-o aripă dreptunghiulară. Calculul forțelor și sarcinilor de încărcare. Determinarea tensiunilor în secțiunile aripilor.

lucrare de termen, adăugată 23.04.2012


Parametrii unei aeronave cu o aripă dreptunghiulară. Determinarea unghiurilor de teșire în secțiunile centrale și de capăt ale aripii, cu un model în formă de U al sistemului de vortex. Calculul căderii maxime de presiune pe pielea aripii sub acțiunea presiunii totale a fluxului care vine din sens opus.

test, adaugat 24.03.2019

Varsta: 14 ani

Locul studiului: MBOU LAP №135

Oraș, regiune: Samara, 63

Șef: Samsonova Natalya Yurievna, profesor de fizică

Lucrare de cercetare istorică „Avion de hârtie – distracția copiilor și cercetarea științifică”

Introducere____________________________________________________ 2

Teluri si obiective _________________________________________________________3-4

Parte principală ________________________________________________________5-12

forta de ridicare aripa aeronavei _____________________________________________ 5-8

Istoria dezvoltării aeronavelor ________________________________________________9-10

Factori care influențează forța de ridicare a aripii unei aeronave ________________________ 10

Factori care influențează raza de zbor _____________________________________ 10

Factori care afectează timpul de zbor ___________________________________________10

Observații și experimente ____________________________________________________________ 10-12

Metodologie________________________________________________________________________________________________12

Concluzie _____________________________________________________________13

Bibliografie_______________________________________________ 14

Introducere

Oamenii au visat de mult să zboare. Faceți aripi precum păsările, insectele, liliecii. Câte viețuitoare diferite sunt purtate în aer, dar o persoană nu poate!

Inventatorii îndrăzneți au încercat să facă aripi pentru oameni. Dar nimeni nu putea zbura pe asemenea aripi. Bărbatul nu avea destulă forță pentru a se ridica în aer. În cel mai bun caz, inventatorii au reușit să aterizeze în siguranță pe pământ, alunecând pe aripi dintr-un munte sau dintr-un turn înalt. Acest lucru nu a necesitat forță.

De fiecare dată când văd un avion - o pasăre argintie care se înalță spre cer - admir puterea cu care învinge cu ușurință gravitația pământului și ară oceanul ceresc și îmi pun întrebări:

• Cum ar trebui să fie construită o aripă de avion pentru a suporta o sarcină mare?
• Care ar trebui să fie forma optimă a unei aripi care taie aerul?
• Ce caracteristici ale vântului ajută un avion în zbor?
• Ce viteză poate atinge un avion?

Omul a visat întotdeauna să se ridice pe cer „ca o pasăre” și din cele mai vechi timpuri a încercat să-și facă visul să devină realitate. În secolul al XX-lea, aviația a început să se dezvolte atât de rapid încât omenirea nu a putut salva multe dintre originalele acestei tehnologii complexe. Dar multe mostre au fost păstrate în muzee sub formă de modele reduse, oferind o imagine aproape completă a mașinilor reale.

Am ales acest subiect pentru că ajută în viață nu numai să dezvolte gândirea tehnică logică, ci și să îmbunătățești abilitățile practice de lucru cu hârtie, știința materialelor, tehnologia pentru proiectarea și construirea aeronavelor. Și cel mai important lucru este crearea propriei aeronave.

Propunem ipoteza - se poate presupune că caracteristicile de zbor ale aeronavei depind de forma acesteia.

Am folosit următoarele metode de cercetare:

• Studiul literaturii științifice;
• Obținerea de informații pe internet;
• Observarea directă, experimentarea;
• Crearea de modele experimentale pilot de aeronave;

Scop și sarcini

Obiectiv: Proiectați aeronave cu următoarele caracteristici: raza maximă de acțiune și durata zborului.

Sarcini:

Analizează informațiile obținute din surse primare;

Să studieze elementele artei antice orientale a aerogami;

Pentru a se familiariza cu elementele de bază ale aerodinamicii, tehnologia de proiectare a aeronavelor din hârtie;

Testează modelele construite;

Dezvoltarea abilităților pentru lansarea corectă, eficientă a modelelor;

Am luat una dintre direcții ca bază a cercetării mele arta japoneză origami - aerogami(din japoneză „gami” - hârtie și latină „aero” - aer).

Aerodinamica (din cuvintele grecești aer - aer și dinamis - forță) este știința forțelor care decurg din mișcarea corpurilor în aer. Aerul, datorită proprietăților sale fizice, rezistă mișcării corpurilor solide din el. În același timp, între corpuri și aer apar forțe de interacțiune, care sunt studiate de aerodinamică.

Aerodinamica este baza teoretica aviația modernă. Orice aeronavă zboară, respectând legile aerodinamicii. Prin urmare, pentru un proiectant de aeronave, cunoașterea legilor de bază ale aerodinamicii este nu numai utilă, ci pur și simplu necesară. În timp ce studiam legile aerodinamicii, am făcut o serie de observații și experimente: „Selectarea formei unei aeronave”, „Principii de creare a unei aripi”, „Lovitură”, etc.

Proiecta.

Plierea unui avion de hârtie nu este atât de ușor pe cât pare. Acțiunile trebuie să fie sigure și precise, pliuri - perfect drepte și înăuntru locuri potrivite. Modelele simple sunt îngăduitoare, în timp ce în modelele complexe câteva unghiuri imperfecte pot duce procesul de asamblare într-o fundătură. În plus, există cazuri în care pliul trebuie să fie intenționat nu foarte precis.

De exemplu, dacă unul dintre ultimii pași necesită plierea în jumătate a unei structuri sandwich groase, pliul nu va funcționa decât dacă faceți o corecție pentru grosime chiar la începutul pliului. Astfel de lucruri nu sunt descrise în diagrame, vin cu experiență. Și simetria și distribuția precisă a greutății a modelului determină cât de bine va zbura.

Punctul cheie în „aviația de hârtie” este locația centrului de greutate. Creând diverse modele, îmi propun să îngreunăm nasul aeronavei punând mai multă hârtie în el, pentru a forma aripi cu drepturi depline, stabilizatori și o chilă. Atunci avionul de hârtie poate fi controlat ca unul real.

De exemplu, prin experimentare, am descoperit că viteza și traiectoria de zbor pot fi ajustate prin îndoirea spatelui aripilor ca niște clapete adevărate, rotind ușor chila de hârtie. Un astfel de control stă la baza „acrobației pe hârtie”.

Proiectele de aeronave variază semnificativ în funcție de scopul construcției lor. De exemplu, aeronavele pentru zboruri pe distanțe lungi seamănă cu o săgetă în formă - sunt la fel de înguste, lungi, rigide, cu o deplasare pronunțată a centrului de greutate spre nas. Avioanele pentru cele mai lungi zboruri nu sunt rigide, dar au o anvergură mare a aripilor și sunt bine echilibrate. Echilibrarea este extrem de importantă pentru aeronavele lansate pe stradă. Ei trebuie să mențină poziția corectă, în ciuda fluctuațiilor destabilizatoare din aer. Avioanele lansate în interior beneficiază de un centru de greutate cu nasul în jos. Astfel de modele zboară mai repede și mai stabil, sunt mai ușor de lansat.

Teste

Pentru a obține rezultate înalte la început, trebuie să stăpânești tehnica corecta arunca.

• Pentru a trimite avionul la distanța maximă, trebuie să-l aruncați înainte și în sus la un unghi de 45 de grade cât mai mult posibil.
• Într-o competiție de timp de zbor, aeronava trebuie aruncată la inaltime maxima pentru a-l face să plănuiască mai mult.

Lansarea în aer liber, pe lângă probleme suplimentare (vânt), creează și beneficii aditionale. Folosind curenți ascendenți de aer, puteți face ca avionul să zboare incredibil de departe și lung. Un curent ascendent puternic poate fi găsit, de exemplu, lângă un mare clădire înaltă: lovind peretele, vantul isi schimba directia in verticala. Un airbag mai prietenos poate fi găsit într-o zi însorită într-o parcare. Asfaltul întunecat devine foarte fierbinte, iar aerul fierbinte de deasupra lui se ridică lin.

Parte principală.

1.1 Liftarea aripii aeronavei.

Ceea ce fluxurile în mișcare nu ajung - chiar împing navele împreună. Este posibil să-și folosească puterea pentru a ridica corpurile în sus? Șoferii știu că la viteză mare partea din față a mașinii poate decola de pe șosea, parcă ar fi decolat. Au pus chiar și antiaripi pentru a preveni acest lucru. De unde vine forța de ridicare?

Aici nu ne putem lipsi de o aripă. Cea mai simplă aripă este, poate, un zmeu (Fig. 216). Cum zboară? Amintiți-vă că tragem zmeul de frânghie, creând un vânt care rulează pe planul sau aripa lui. Să notăm planul aripii AB, tensiunea frânghiei Q, greutatea proprie a zmeului P, rezultanta acestor forțe R, 1

Vântul AB care rulează pe planul zmeului, fiind reflectat de acesta, creează o forță de ridicare R, care, pentru ca zmeul să nu cadă, trebuie să fie egală cu R este mai bun mai mult încât zmeul se ridică. Simți că totul nu este atât de simplu când vine vorba de zbor? Chiar mai dificilă decât cu un zmeu, situația este cu forța de ridicare a aripii unui avion.

Secțiunea aripii aeronavei este prezentată în Fig. 217 a. Practica a arătat că, pentru efectuarea suspensiei, aripa unei aeronave trebuie să fie amplasată astfel încât să existe un anumit unghi a - unghiul de atac, între linia sa de fund și direcția de zbor. Acest unghi este modificat de acțiunea liftului.

În timpul zborului orizontal, unghiul a nu depășește 1-1,5 °, în timpul aterizării - aproximativ 15 °. Se pare că, în prezența unui astfel de unghi de atac, viteza fluxului de aer în jurul aripii de sus va fi mai mare decât viteza ^/^ a fluxului în jurul suprafeței inferioare a aripii. Pe fig. 217 și această diferență de viteze este marcată de o densitate diferită a curgerii.

Orez. 217. Cum apar forța de ridicare a aripii (a) și forțele care acționează asupra aeronavei (b)

Dar, după cum știm deja, în acel loc al curgerii, unde viteza este mai mare, presiunea este mai mică și invers. Prin urmare, atunci când aeronava se mișcă în aer, va exista o presiune redusă deasupra suprafeței superioare a aripii și o presiune crescută deasupra celei inferioare. Această diferență de presiune face ca o forță ascendentă R să acționeze asupra aripii.

Componenta verticală a acestei forțe - forța F este o forță de ridicare îndreptată împotriva greutății corpului P. Dacă această forță este mai mare decât greutatea aeronavei, aceasta din urmă se va ridica. A doua componentă Q este rezistența frontală, aceasta este depășită de împingerea elicei.

Pe fig. 217, b prezintă forțele care acționează asupra aeronavei în timpul zborului uniform orizontal: F, - forța de ridicare, P - greutatea aeronavei, F., - rezistența și F - forța elicei.

O mare contribuție la dezvoltarea teoriei aripii și, într-adevăr, a teoriei aerodinamice în general, a avut-o savantul rus, profesorul N. E. Jukovski (1847-1921). Chiar înainte de zborurile umane, Jukovski a spus cuvinte interesante: „Omul nu are aripi, iar în raport cu greutatea corpului său și greutatea mușchilor, este de 72 de ori (!) mai slab decât o pasăre. Dar cred că va zbura, bazându-se nu pe puterea mușchilor, ci pe puterea minții.

Orez. 218. Forma aripilor în termenii lui M< 1 и М > 1

Aviația a depășit de mult bariera sunetului, care este măsurată prin așa-numitul număr Mach - M. La viteza subsonică M< 1, при звуковой М = 1, при сверхзвуковой М >1. Și forma aripii s-a schimbat - a devenit mai subțire și mai ascuțită. Forma aripilor s-a schimbat și ea. Aripile subsonice sunt dreptunghiulare, trapezoidale sau eliptice. Aripile transonice și supersonice sunt măturate, deltoide (precum litera greacă „delta”) sau triunghiulare (Fig. 218). Faptul este că atunci când o aeronavă se mișcă la viteze apropiate și supersonice, apar așa-numitele unde de șoc, asociate cu elasticitatea aerului și viteza de propagare a sunetului în acesta. Pentru a reduce acest fenomen dăunător, se folosesc aripi cu o formă mai ascuțită. Modelul fluxului de aer în jurul aripilor subsonice și supersonice este prezentat în Fig. 219, unde puteți vedea diferența în interacțiunea lor cu aerul.

Și aeronavele supersonice echipate cu astfel de aripi sunt prezentate în Fig. 220.

Orez. 219. Modelul fluxului de aer în jurul aripilor subsonice și supersonice

Orez. 220. Bombardier supersonic (a) și luptători (b)

Aeronavele cu viteza M > 6 se numesc hipersonice. Aripile lor sunt construite în așa fel încât undele de șoc din fluxul din jurul fuzelajului și aripa par să se anuleze reciproc. De aceea, forma aripilor unor astfel de aeronave este complicată, așa-numita în formă de W sau în formă de M (Fig. 221).

Orez. 221. Aeronavă hipersonică

Orez. 222. Evoluţia aeronavei

Istoria dezvoltării aeronavelor

Pe scurt despre istoria zborului uman și despre evoluția aeronavelor (Fig. 222).

În 1882, ofițerul rus A.F. Mozhaisky a construit un avion cu motor cu aburi, care, datorită gravității sale mari, nu a putut decola. Câțiva ani mai târziu, inginerul german Lilienthal a realizat o serie de zboruri de planare pe un planor de echilibrare construit de el, care era controlat prin deplasarea centrului de greutate al corpului pilotului. În timpul unuia dintre aceste zboruri, planorul și-a pierdut stabilitatea, iar Lilienthal a murit. În 1901, mecanicii americani, frații Wright, au construit un planor din bambus și in și au efectuat mai multe zboruri cu succes pe el. Planorul a fost lansat de pe un deal blând folosind o catapultă primitivă, constând dintr-un mic turn de bușteni și o frânghie cu încărcătură. Vara, frații au învățat să zboare, iar în restul timpului au lucrat în atelierul lor de biciclete, economisind bani pentru a continua experimentele. În iarna anilor 1902-1903, au făcut un motor cu combustie internă pe benzină, l-au instalat pe planorul lor, iar la 17 decembrie 1903 au efectuat primele zboruri, dintre care cel mai lung, deși a durat doar 59 de secunde, a arătat totuși că aeronava a putut să decoleze și să rămână în aer.

După ce au îmbunătățit aeronava și au dobândit unele abilități de zbor, frații Wright și-au făcut publică în 1906 invenția. Din acel moment a început dezvoltarea rapidă a aviației în multe țări ale lumii. După 3 ani, inginerul francez Blériot a zburat cu un avion de design propriu peste Canalul Mânecii, dovedind capacitatea acestei mașini de a zbura deasupra mării. La mai puțin de 20 de ani mai târziu, un avion cu un singur loc a zburat din America în Europa peste Oceanul Atlantic, iar 10 ani mai târziu, în vara anului 1937, trei piloți sovietici - V.P. Chkalov, G.F. Baidukov și A.V. Belyakov - pe avionul lui A. N. Tupolev ANT-25 a zburat de la Moscova în America prin Polul Nord. Câteva zile mai târziu, M. M. Gromov, A. B. Yumashev și S. A. Danilin, zburând pe aceeași rută, au stabilit un record mondial pentru distanța de zbor drept, parcurgând 10.300 km fără aterizare.

Odată cu raza de acțiune, capacitatea de transport, altitudinea și viteza aeronavelor au crescut. Prima aeronavă super-grea „Ilya Muromets” a fost construită în Rusia. Acest gigant cu patru motoare a fost atât de superior tuturor mașinilor din acea vreme, încât multă vreme în străinătate nu au putut crede în existența unui astfel de avion. În 1913, Ilya Muromets a doborât recordurile mondiale pentru autonomie, altitudine și sarcină utilă.

Dacă viteza avionului fraților Wright era de aproximativ 50 km/h, atunci avioanele moderne zboară de câteva ori mai repede decât sunetul. Și rachetele zboară și mai repede. De exemplu, vehiculul de lansare care a lansat primul satelit artificial Pământului pe orbită avea М>28.

1.2 Factori care afectează forța de ridicare a aripii unei aeronave.

1) viteza aerului

2) forma aripii

3) densitate medie

1.3 Factori care afectează raza de zbor.

1) greutatea aeronavei

2) forma aripii

1.4 Factori care afectează timpul de zbor.

1) curent cu jet de mare altitudine;

2) vant din spate, vant din fata, vant lateral;

3) forma aripii

1.5 Observații și experimente.

Observatii

Alegerea formei aeronavei.

Experiența #1

Concluzie:

Forma raționalizată ajută la menținerea aeronavei în aer. Pe măsură ce alunecă înainte, creează portare. Avionul se va ridica până când se epuizează forța cu care i-am lansat aerul. Și o simplă foaie de hârtie are o suprafață de susținere prea mare, ceea ce nu favorizează zborul corect.

Principiile aripilor.

Echipament:

• Hârtie;
• Două cărți.

Experiența nr. 2

Rafală bruscă de vânt:

Experiența nr. 3

Echipament:

• Hârtie;
• Două cărți.

Experiența nr. 4

O pufătură.

Echipament:

• Două benzi de hârtie

Concluzie:

Aerul alunecă mai repede peste partea superioară, curbată a aripii, care are o margine anterioară mai înaltă decât marginea de fugă (acest lucru ajută aerul să alunece de pe aripă). Prin urmare, presiunea aerului de sub aripă este mai mare, așa că împinge aripa în sus. Forța care susține aripa este cauzată de diferența de presiune. Se numește lift. Fluxul de aer de pe aripă poate fi deviat în jos prin intermediul clapetelor sau eleronanelor. Acestea permit aeronavei să decoleze, să facă viraj și să zboare la altitudine mică chiar și la viteză mică.

1.6 Metodologie

Am decis să efectuez un experiment care să demonstreze dependența timpului de zbor și a autonomiei de forma aripii. Am realizat 5 modele de avioane de hârtie. Am lansat de mai multe ori avioane de aceeași masă cu aceeași forță. După rularea tuturor modelelor, am înregistrat rezultatele rundelor și rezultatul medie aritmetică în tabel. Pe baza mediei aritmetice, am gasit castigatorii din punct de vedere al intervalului de zbor si al timpului (modelul nr. 2 si modelul nr. 5).Timpul si intervalul de zbor sunt diferite pentru toate modelele => intervalul de zbor si timpul depind de forma a aripii.

Concluzie

Analiza rezultatelor testelor:

Pentru a evalua modelele, am decis să folosesc 5

Sistem cu bile:

Pe baza tabelului am gasit cea mai buna varianta pentru avioane de hartie: modelul nr.4. Modelul #2 este bun pentru competițiile cu distanță lungă, în timp ce Modelul #3 are un timp de zbor mai lung.

În timpul experimentelor, nu am reușit să măsoare cu precizie distanța și timpul de zbor al fiecărei aeronave, să lansez aeronave cu aceeași forță, am reușit să măsoare aproximativ durata de zbor și raza de acțiune a fiecărei aeronave.

Datorită acestor experiențe și informații de pe Internet, am reușit să alcătuiesc un tabel cu formele în secțiune transversală ale aripilor de avion și scopul lor:

Lista literaturii folosite

1) Antonov O.K., Paton B.I. planoare, avioane. Științe. Dumka, 1990. - 503 p.

2) Cartea cea mare a experimentelor pentru școlari / ed. Antonella Meyani. - M.: CJSC „ROSMEN-PRESS”, 2007. - 260 p. http://www.ozon.ru/context/detail/id/121580 /

3) Mikortumov E.B., Lebedinsky M.S. modelarea aeronavei; Rezumat de articole. Manual pentru liderii cercurilor de modelare a aeronavelor. - M. Uchpedgiz, 1960. - 144 p.

4) Colecția Nikulin A.P. de cele mai bune modele de hârtie (origami). Arta plierii hârtiei. - M.: Terra - Club de carte, 2005, 68 p.

5) Svishchev G.P.. Belov A.F. Aviația: o enciclopedie. - M.: „Marea Enciclopedie Rusă”, 194. - 756 p. Sukharevskaya O.N. Origami pentru cei mici. - M.: Iris Press, 2008. - 140 p.

6) Fizica uluitoare - Despre ce au tăcut manualele lui N.V.Gulia

Skalistovskaia şcoală cuprinzătoare Etapele I-III

Curs opțional de fizică în clasa a 10-a Proiect de cercetare pe tema

„Studiul dependenței calităților aerodinamice ale aripii de forma acesteia”.

Bakhchisarai.

supraveghetor:

profesor de fizică Dzhemilev Remzi Nedimovici

Lucrare finalizată: Erofeev Sergey

elev de clasa a X-a

(Skalistovskaya educație generală

şcoala I - III niveluri

Consiliul raional Bakhchisaray

Republica Autonomă Crimeea)

Actualizare subiect.

Una dintre principalele probleme în proiectarea noilor aeronave este alegerea formei optime a aripii și a parametrilor acesteia (geometrice, aerodinamică, rezistență etc.). Proiectanții de aeronave au avut de-a face cu diverse efecte neașteptate care apar la viteze mari. De aici și formele uneori neobișnuite ale aripilor aeronavelor moderne. Aripile „se îndoaie” înapoi, dându-le aspectul unei săgeți; sau invers, aripile devin aruncate înapoi.

Obiectul studiului nostru este secțiunea de fizică aerodinamică - aceasta este secțiunea de aeromecanică, care studiază legile mișcării aerului și ale altor gaze și interacțiunea forțelor lor cu corpurile solide în mișcare.

Subiectul studiului este acela de a determina magnitudinea porții aripii la un anumit nivel

viteza fluxului de aer în raport cu aripa. Unul dintre principalele motive care afectează forma aripii este comportamentul complet diferit al aerului la viteze mari.

Aerodinamica este o știință experimentală. Până acum, nu există formule care să permită să descrie cu absolut exactitate procesul de interacțiune a unui corp solid cu un flux de aer care se apropie. S-a observat însă că corpurile având aceeași formă (cu dimensiuni liniare diferite) interacționează cu fluxul de aer în același mod. Prin urmare, în lecție vom efectua cercetări asupra parametrilor aerodinamici a trei tipuri de aripi cu aceeași secțiune transversală, dar de forme diferite: dreptunghiulară, măturată și măturată invers atunci când aerul curge în jurul lor.

Observațiile și experimentele pe care le vom face ne vor ajuta să înțelegem mai bine unele dintre noile aspecte ale fenomenelor fizice care se observă în timpul zborului unei aeronave.

Relevanța subiectului nostru constă în popularizarea aviației, a tehnologiei aviației.

Istoria cercetării.

Putem simți aerul din jurul nostru? Dacă nu ne mișcăm, atunci practic nu o simțim. Când, de exemplu, ne grăbim într-o mașină cu geamurile deschise, vântul care bate în față seamănă cu un jet elastic de lichid. Aceasta înseamnă că aerul are elasticitate și densitate și poate crea presiune. Strămoșul nostru îndepărtat nu știa nimic despre experimentele care dovedesc existența presiunii atmosferice, dar a înțeles intuitiv că, dacă fluturi cu brațele foarte puternic, vei putea să te împingi din aer, ca o pasăre. Visul de a zbura l-a însoțit pe om de când își amintește. Acest lucru este dovedit de celebra legenda a lui Icar. Mulți inventatori au încercat să decoleze. LA tari diferite si in timpuri diferite au existat numeroase încercări de cucerire a elementului aer. Marele artist italian Leonardo da Vinci a schițat un proiect pentru o aeronavă alimentată doar de puterea musculară umană. Oricum, natura nu i-a permis omului să zboare ca o pasăre. Dar ea l-a răsplătit cu inteligență, care a ajutat la inventarea unui aparat mai greu decât aerul, capabil să se ridice de pe sol și să ridice nu numai pe sine, ci și o persoană cu încărcături.

Cum a reușit să creeze o astfel de mașină? Ce ține avionul în aer? Răspunsul este evident - aripi. Ce ține aripile? Avionul se grăbește înainte, accelerează, apare o forță de ridicare. Cu o viteză suficientă, va ridica aeronava noastră de la sol și va ține aeronava în timpul zborului.

Primele studii teoretice și rezultate importante au fost efectuate la începutul secolelor XIX-XX de oamenii de știință ruși N. E. Jukovsky și S. A. Chaplygin.

Nikolai Egorovich Jukovsky (1847 -1921) - om de știință rus, fondatorul aerodinamicii moderne. A construit un tunel de vânt la începutul secolului, a dezvoltat teoria aripii unui avion. În 1890, Jukovski a publicat prima sa lucrare în domeniul aviației, La teoria zborului.

Serghei Alekseevici Chaplygin (1869 - 1942) om de știință sovietic în domeniul mecanicii teoretice, unul dintre fondatorii hidroaerodinamicii moderne. În lucrarea sa „Pe jeturile de gaz”, a dat o teorie a zborurilor cu viteze mari, care a servit drept bază teoretică a aviației moderne de mare viteză.

„Un om nu are aripi și, în raport cu greutatea corpului său și greutatea mușchilor, este de 72 de ori mai slab decât o pasăre... Dar cred că va zbura, bazându-se nu pe puterea mușchilor, ci pe puterea minții.

NU. Jukovski

Fundamentele aerodinamicii. Noțiuni de bază.

Un tunel de vânt este o instalație care creează un flux de aer pentru studiul experimental al fluxului de aer în jurul corpurilor.

Experimentele într-un tunel de vânt sunt efectuate pe baza principiului reversibilității mișcării - mișcarea unui corp în aer poate fi înlocuită

mișcarea unui gaz în raport cu un corp staționar.

Aripa unei aeronave este cea mai importantă parte a unei aeronave, sursa de sustentație care face posibilă pilotarea unei aeronave. Diferite aeronave au aripi diferite, care diferă ca mărime, formă, poziție față de fuzelaj.

Anvergura aripii este distanța dintre capetele aripii într-o linie dreaptă.

Zona aripii S- este zona delimitată de contururile aripii. Aria aripii măturate este calculată ca aria a două trapeze.

S = 2 · · = bav · ɭ [m2] (1)

Forța aerodinamică totală este forța R cu care se apropie

flux de aer actioneaza asupra unui corp rigid. Expandând această forță în componentele verticale Fy și orizontale Fx (Fig. 1), obținem forța de susținere a aripii și, respectiv, forța de rezistență a acesteia.

Descrierea experimentului.

Pentru a spori vizibilitatea demonstrațiilor și analiza cantitativa Experimentele efectuate, vom folosi un dispozitiv de măsurare - determinând valoarea numerică a suspensiei aripii. Aparatul de măsurare constă dintr-un cadru metalic pe care este fixată o săgeată cu o pârghie inegală. Prin direcționarea fluxului de aer pe modelul aripii are loc echilibrul pârghiei, săgeata se deplasează de-a lungul scării indicând unghiul de abatere al aripii de la orizontală.

Modelele de aripi sunt realizate din spumă de 140 ͯ 50 mm. Aripile aeronavelor moderne pot fi dreptunghiulare, măturate, cu formă inversă.

Modelul de măsurare a mărimii ascensiunii aripii include următoarele blocuri principale (Fig. 4.):

tunel de vant;

Aparat de măsură;

O platformă fixă ​​pe care sunt fixate dispozitivele de mai sus.

Efectuarea unui experiment.

Modelul funcționează astfel:

Pentru experiment, modelul de aripă este atașat de pârghie și setat la o distanță de 20-25 cm de tunelul de vânt. Dirijați fluxul de aer către aripa modelului și urmăriți cum se ridică. Schimbați forma aripii. Aducem din nou maneta în echilibru, astfel încât modelul să-și ia poziția inițială și să determinăm cantitatea de forță de ridicare, la aceeași viteză a fluxului de aer.

Dacă placa este instalată de-a lungul fluxului (unghiul de atac este zero), atunci fluxul va fi simetric. În acest caz, fluxul de aer nu este deviat de placă și forța de ridicare Y este zero. Rezistența X este minimă, dar nu zero. Acesta va fi creat de forțele de frecare ale moleculelor de aer de pe suprafața plăcii. Forța aerodinamică totală R este minimă și coincide cu forța de rezistență X.

Pe măsură ce unghiul de atac crește treptat și panta curgerii crește, forța de ridicare crește. Evident, și rezistența este în creștere. Trebuie remarcat aici că, la unghiuri mici de atac, forța de ridicare crește mult mai repede decât rezistența.

Aripă dreptunghiulară.

• Masa aripilor m ≈ 0,01 kg;
• unghiul de deviere al aripii α = 130, g ≈ 9,8 N/kg.

Zona aripii S= 0,1 0,027 = 0,0027 m2

Forța de ridicare a aripii Ru = = 0,438 N

Rezistența frontală Rх = = 0,101 N

K \u003d Fu / Fx \u003d 0,438 / 0,101 \u003d 4,34

Cu cât calitatea aerodinamică a aripii este mai mare, cu atât este mai perfectă.

• Pe măsură ce unghiul de atac crește, devine mai dificil ca fluxul de aer să curgă în jurul plăcii. Forța de ridicare, deși continuă să crească, dar mai încet decât înainte. Dar rezistența crește din ce în ce mai repede, depășind treptat creșterea liftului. Ca urmare, forța aerodinamică totală R începe să devieze înapoi. Imaginea se schimbă dramatic.

Fluxurile de aer nu pot curge lin în jurul suprafeței superioare a plăcii. În spatele plăcii se formează un vârtej puternic. Ridicarea scade brusc și glisarea crește. Acest fenomen în aerodinamică se numește STALL. O aripă „smulsă” încetează să mai fie o aripă. Se oprește din zbor și începe să cadă.

În experimentul nostru, deja la unghiul de deviere al aripii α = 600 și mai mult, aripa este blocată; nu zboară, g ≈ 9,8 N/kg

Ridicarea aripii Ry = = 0,113 N

Rezistența frontală Rх = = 0,196 N

Calitatea aerodinamică a aripii K = 0,113/0,196 = 0,58

Aripă săgeată.

Masa aripilor m ≈ 0,01 kg;

unghiul de deviere al aripii α = 200, g ≈ 9,8 N/kg

Zona aripii S= 0,028 m2

Forța de ridicare a aripii Ru = = 0,287 N

Rezistența frontală R x \u003d \u003d 0,104 N

Calitatea aerodinamică a aripii

K \u003d Fu / Fx \u003d 0,287 / 0,104 \u003d 2,76

Aripă cu mișcare inversă.

Masa aripilor m ≈ 0,01 kg;

unghiul de deviere al aripii α = 150, g ≈ 9,8 N/kg

Zona aripii S= 0,00265 m2

Forța de ridicare a aripii Ru = = 0,380 N

Rezistența frontală Rx \u003d \u003d 0,102 N

Calitatea aerodinamică a aripii

K \u003d Fu / Fx \u003d 0,171 / 0,119 \u003d 3,73

Analiza experimentului

La analiza experimentului și a rezultatelor obținute, s-a pornit de la teza că, cu cât calitatea aerodinamică a aripii este mai mare, cu atât aceasta este mai bună.

În primul caz al experimentului nostru, cele mai bune aripi au fost o aripă dreptunghiulară și o aripă înclinată în spate. Principalul avantaj al unei aripi drepte este coeficientul ridicat de portanță K = 4,34. Pentru o aripă curățată, coeficientul de portanță este K = 2,76 și, în consecință, aripa de mișcare inversă are un coeficient de portanță egal cu K = 3,73. Prin urmare, s-a dovedit că cea mai bună aripă s-a dovedit a fi o aripă dreptunghiulară și o aripă înclinată în spate.

Ne-am repetat experiența cu putere mai mare fluxul de aer: în același timp, calitățile aerodinamice ale aripii drepte și ale aripii înclinate invers au scăzut K = 2,76 și K = 1,48 destul de brusc, dar calitatea aerodinamică a aripii înclinate s-a modificat ușor K = 2,25.

Analizând rezultatele obținute pentru aripa înclinată, am observat că odată cu creșterea vitezei fluxului de aer, rezistența aripii crește destul de lent, menținând în același timp coeficientul de portanță aproape neschimbat.

În această lucrare, am studiat dependența forței de ridicare a aripii doar de forma sa în plan. În zborul real, forța de susținere a unei aripi depinde și de aria sa, profil, precum și de unghiul de atac, viteza și densitatea curgerii și de o serie de alți factori.

Pentru ca experimentul să fie curat, trebuie îndeplinite următoarele condiții.

• fluxul de aer a fost menținut constant;
• axa aripii și axa tunelului de vânt au coincis.
• distanța de la capătul țevii până la punctul de atașare a aripii a fost întotdeauna aceeași;

• P.S. Kudryavtsev. ȘI EU. Confederații. Istoria fizicii si tehnologiei. Manual pentru studenții institutelor pedagogice. Editura Educațională și Pedagogică de Stat a Ministerului Educației din RSFSR. Moscova 1960
• Fizică. Cunosc lumea. Enciclopedie pentru copii. Moscova. AST. 2000
• V.B. Baidakov, A.S. Klumov. Aerodinamica și dinamica zborului aeronavei. Moscova. „Inginerie”, 1979
• Marea Enciclopedie Sovietică. 13. Ediția a treia. Moscova, „Enciclopedia Sovietică”, 1978

Un avion modern este o structură complexă, constând din sute de mii de piese, dispozitive electronice de calcul. Greutatea de zbor a aeronavei ajunge la câteva sute de tone. Cum apare forța de susținere care ține avionul în aer?

Din partea atmosferei, forțe uriașe de presiune acționează asupra aripilor și corpului aeronavei. De exemplu, suprafața inferioară a aripii unei aeronave moderne Il-62 de pasageri este de 240 m 2, iar împreună cu suprafața stabilizatorilor ajunge la 280 m 2. Presiunea atmosferică este de 10 5 Pa, deci aerul acționează asupra aripilor cu o forță de 2,8 × 10 7 N. Această forță este de 18 ori greutatea aeronavei cu pasageri (greutatea de zbor a aeronavei Il-62 este de 1,54 × 10). 6 N).

Pentru ca portanța să aibă loc, presiunea aerului pe suprafața inferioară a aripii trebuie să fie mai mare decât pe suprafața superioară.

Această redistribuire a presiunii are loc de obicei atunci când fluxul de aer curge în jurul aripii. Să calculăm suprapresiunea necesară pentru a crea o forță de ridicare egală cu gravitația care acționează asupra aeronavei Il-62:

Acest exces de presiune este de aproximativ 0,05 din presiunea atmosferică normală. Exemplul arată că este suficient să creezi o ușoară suprapresiune pentru ca un avion să decoleze. Cum apare?

Când fluxul de aer începe să curgă în jurul aripii, datorită acțiunii forțelor de frecare, la marginea de fugă a aripii se formează un vârtej, în care aerul se rotește în sens invers acelor de ceasornic dacă aripa se deplasează spre stânga (Fig. 2.3.) . Dar, conform legilor mecanicii, atunci când are loc o rotație în sens invers acelor de ceasornic, ar trebui să aibă loc o rotație în sensul acelor de ceasornic (aceasta rezultă din legea conservării momentului unghiular, care afirmă că într-un sistem închis de corpuri, momentul total (total) rămâne constant) . Această rotație a aerului are loc în jurul aripii. Fluxul din jurul aripii este suprapus de circulația aerului în jurul aripii. Ca urmare, viteza fluxului de aer deasupra aripii se dovedește a fi mai mare decât sub aripă, deoarece deasupra aripii viteza de circulație are aceeași direcție ca și viteza fluxului pe aripă, iar sub aripă aceste viteze sunt opuse în direcție. Dar conform legii lui Bernoulli, presiunea trebuie să fie mai mare acolo unde viteza este mai mică. Prin urmare, presiunea sub aripă este mai mare decât deasupra acesteia. Din această cauză, există o forță de ridicare.

Este posibil să se estimeze aproximativ de ce depinde diferența de presiune din jurul aripii. Dacă aeronava se mișcă cu o viteză în raport cu aerul, atunci în sistemul de coordonate asociat cu aeronava, aripa este staționară, iar fluxul de aer circulă pe ea cu aceeași viteză în valoare absolută. Să notăm modulul de viteză al aerului care circulă prin u. Atunci modulul vitezei aerului peste aripă va fi egal cu v 1 = v + u, iar sub aripă v 2 = v – u. Să scriem legea lui Bernoulli:

p 1 + = p 2 + .

D p \u003d p 2 - p 1 \u003d r ( - ) = 2 r vu.

În straturile inferioare ale atmosferei, unde densitatea aerului este mai mare, o portanță suficientă poate avea loc și la viteze scăzute ale aeronavei. La altitudini mari, densitatea aerului scade, dar acolo se pot dezvolta viteze semnificative, iar din acest motiv va apărea forța de ridicare necesară.

Viteza aeronavei Il-62 este de 900 km/h, iar la altitudinile la care zboară, densitatea aerului este de aproximativ 1 kg/m 3 . Prin urmare, la o viteză de circulație de ordinul a 10 m/s, apare o diferență de presiune necesară zborului:

D p = Pa = 5×10 3 Pa.

Legea lui Bernoulli face posibil să înțelegem de ce există o forță de ridicare la aripa unei aeronave. Viteza fluxului de aer în jurul marginii superioare a aripii este mai mare decât cea inferioară. Prin urmare, presiunea aerului pe marginea inferioară a aripii este mai mare decât în ​​partea de sus.