Энэ чирэх хүч нь далавч эсвэл өргөх их бие нь агаарыг өргөхөд чиглүүлдэг, мөн агаарын хөлгийн далавчтай машинд агаарыг доош чиглүүлдэг машинд үүсдэг. Самуэл Лангли илүү хавтгай, өндөр харьцаатай хавтангууд нь илүү өндөр өргөлт, бага таталттай байдгийг анзаарсан бөгөөд 1902 онд танилцуулагдсан. Онгоцны аэродинамик чанарыг зохион бүтээхгүйгээр орчин үеийн нисэх онгоцны дизайн хийх боломжгүй байх байсан.
Өргөх, хөдөлгөх
Биед үйлчлэх нийт аэродинамик хүчийг ихэвчлэн өргөх ба шилжилт гэсэн хоёр бүрэлдэхүүн хэсгээс бүрддэг гэж үздэг. Тодорхойлолтоор эсрэг урсгалтай параллель байх хүчний бүрэлдэхүүнийг шилжилт гэж нэрлэдэг бол эсрэг урсгалтай перпендикуляр хэсгийг өргөлт гэж нэрлэдэг.
Аэродинамикийн эдгээр үндэс нь далавчны аэродинамик чанарыг шинжлэхэд маш чухал юм. Далавчны эргэн тойрон дахь урсгалын чиглэлийг өөрчлөх замаар өргөлтийг үйлдвэрлэдэг. Өөрчлөхчиглэл нь хурдыг өөрчлөхөд хүргэдэг (хэвтээ дугуй хөдөлгөөнөөр харахад хурд өөрчлөгдөөгүй байсан ч) нь хурдатгал юм. Тиймээс урсгалын чиглэлийг өөрчлөхийн тулд шингэнд хүч хэрэглэх шаардлагатай. Энэ нь ямар ч онгоцонд тод харагддаг. Ан-2 онгоцны аэродинамик чанарын бүдүүвч дүрслэлийг хар л даа.
Гэхдээ бүх зүйл тийм ч энгийн биш. Далавчны аэродинамик чанарын сэдвийг үргэлжлүүлэхийн тулд түүний доор агаарын өргөгчийг бий болгох нь түүний дээрх агаарын даралтаас өндөр даралттай байгааг тэмдэглэх нь зүйтэй. Хязгаарлагдмал далайцтай далавч дээр энэ даралтын зөрүү нь доод гадаргуугийн далавчны үндсээс дээд гадаргуугийн суурь руу агаар урсахад хүргэдэг. Энэхүү нисдэг агаарын урсгал нь урсах агаартай нийлж хурд, чиглэлийг өөрчлөхөд агаарын урсгалыг мушгиж, далавчны арын ирмэгийн дагуу эргүүлэг үүсгэдэг. Үүсгэсэн эргүүлэг нь тогтворгүй, хурдан нийлж далавчны эргүүлэг үүсгэдэг. Үүссэн эргүүлэг нь арын ирмэгийн ард байгаа агаарын урсгалын хурд, чиглэлийг өөрчилж, доошоо хазайж, улмаар далавчны ард хаалт үүсгэдэг. Энэ үүднээс авч үзвэл, жишээлбэл, MS-21 онгоц нь өргөх ба чирэх харьцаа өндөртэй.
Агаарын урсгалын хяналт
Хуйвалдаанууд нь эргээд далавчны эргэн тойрон дахь агаарын урсгалыг өөрчилдөг бөгөөд энэ нь далавчны өргөлт үүсгэх чадварыг бууруулдаг тул ижил өргөлтөд илүү өндөр довтолгооны өнцөг шаардлагатай бөгөөд энэ нь нийт аэродинамик хүчийг арагш хазайлгаж, чирэх бүрэлдэхүүн хэсгийг нэмэгдүүлдэг. тэр хүч. Өнцгийн хазайлт нь ач холбогдолгүй юмөргөлтөд нөлөөлдөг. Гэсэн хэдий ч өргөлтийн үржвэр болон түүний хазайсан өнцөгтэй тэнцэх татах хүч нэмэгддэг. Хазайлгах нь өөрөө өргөлтийн функц учраас нэмэлт таталт нь авирах өнцөгтэй пропорциональ байдаг бөгөөд үүнийг A320-ийн аэродинамикаас тодорхой харж болно.
Түүхэн жишээ
Тэгш өнцөгт гаригийн далавч нь конус эсвэл зууван далавчнаас илүү их эргүүлэг чичиргээ үүсгэдэг тул өргөх ба чирэх харьцааг сайжруулахын тулд орчин үеийн олон далавчнуудыг нарийсгасан байдаг. Гэсэн хэдий ч далавчны бүхэл бүтэн зайд өдөөгдсөн угаалга (тиймээс довтолгооны үр дүнтэй өнцөг) тогтмол байдаг тул эллипс хэлбэрийн нисэх хэсэг нь илүү үр дүнтэй байдаг. Үйлдвэрлэлийн хүндрэлээс болж цөөхөн хэдэн онгоц ийм төлөвлөгөөтэй байдаг бөгөөд хамгийн алдартай жишээ нь Дэлхийн 2-р дайны Spitfire болон Thunderbolt юм. Шулуун урд болон арын ирмэг бүхий шовгор далавч нь зууван өргөлтийн хуваарилалтад ойртож болно. Дүрмээр бол шулуун, шовгоргүй далавч нь зууван далавчнаас 5%, нарийссан далавч нь 1-2% илүү таталтыг үүсгэдэг. Тиймээс тэдгээр нь илүү сайн аэродинамик чанартай.
Пропорциональ
Илүү урт, нарийхан далавчны үзүүрт агаарын эвдрэл бага байдаг тул өндөр харьцаатай далавч нь бага харьцаатай далавчнаас бага таталт үүсгэдэг. Тиймээс өдөөгдсөнэсэргүүцэл нь хэчнээн парадокс сонсогдож байгаагаас үл хамааран пропорциональтай урвуу хамааралтай байж болно. Өргөлтийн хуваарилалтыг угаах, далавч руу чиглүүлэх уналтыг багасгахын тулд далавчийг эргүүлэх, далавчны ойролцоох агаарын хальсыг өөрчлөх замаар өөрчилж болно. Энэ нь далавчны үндэс рүү илүү ойртож, далавч руу бага өргөх боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь далавчны эргэлтийн хүчийг бууруулж, улмаар онгоцны аэродинамик чанарыг сайжруулахад хүргэдэг.
Нисэх онгоцны дизайны түүхэнд
Эртний зарим нисэх онгоцонд сэрвээг сүүлний үзүүр дээр суурилуулсан байв. Сүүлчийн нисэх онгоцууд эргүүлгүүдийн эрчмийг бууруулж, хамгийн их өргөх ба чирэх харьцаанд хүрэхийн тулд өөр далавчтай болсон.
Дээврийн импеллерийн түлшний сав нь далавчны эргэн тойронд эмх замбараагүй агаарын урсгалаас урьдчилан сэргийлж тодорхой хэмжээний ашиг тустай байдаг. Одоо тэдгээрийг олон нисэх онгоцонд ашиглаж байна. DC-10-ийн аэродинамик чанарыг үүнтэй холбогдуулан хувьсгалт гэж тооцсон. Гэсэн хэдий ч орчин үеийн нисэхийн зах зээл илүү дэвшилтэт загваруудаар удаан хугацаанд дүүрсэн.
Чирэхийн тулд томьёо: энгийн үгээр тайлбарлав
Нийт эсэргүүцлийг тооцоолохын тулд шимэгчийн эсэргүүцлийг харгалзан үзэх шаардлагатай. Өдөөгдсөн чирэх нь агаарын хурдны квадраттай урвуу пропорциональ (өгөгдсөн өргөлтийн үед), харин шимэгчийн чирэх нь үүнтэй шууд пропорциональ байдаг тул нийт таталтын муруй нь хамгийн бага хурдыг харуулдаг. Нисэх онгоц,ийм хурдтай нисч, оновчтой аэродинамик чанараар ажилладаг. Дээрх тэгшитгэлийн дагуу хамгийн бага эсэргүүцлийн хурд нь өдөөгдсөн эсэргүүцэл нь шимэгчийн эсэргүүцэлтэй тэнцүү байх үед тохиолддог. Энэ нь сул зогссон онгоцны гулсалтын хамгийн оновчтой өнцөгт хүрэх хурд юм. Үндэслэлгүй байхын тулд онгоцны жишээн дээрх томъёог авч үзье:
Томъёоны үргэлжлэл нь бас нэлээд сониуч юм (доорх зураг). Илүү нимгэн агаартай газар илүү өндөрт нисэх нь хамгийн бага чирэх хурдыг ихэсгэх бөгөөд ингэснээр ижил хэмжээгээр илүү хурдан явах боломжийг олгоно. түлш.
Хэрэв нисэх онгоц зөвшөөрөгдөх дээд хурдаараа нисдэг бол агаарын нягтрал нь хамгийн сайн аэродинамик чанарыг хангана. Нислэгийн явцад хамгийн дээд хурдны оновчтой өндөр, хамгийн өндөрт оновчтой хурд өөрчлөгдөж магадгүй.
тэсвэр тэвчээр
Хамгийн их тэсвэрлэх хурд (жишээ нь агаарт байх хугацаа) нь түлшний зарцуулалтын хамгийн бага хурд бөгөөд хамгийн их зайд хүрэхэд бага хурд юм. Түлшний зарцуулалтыг шаардагдах хүч ба хөдөлгүүрт ногдох түлшний тодорхой зарцуулалтын үржвэрээр (нэгж чадлын түлшний зарцуулалтыг) тооцно. Шаардлагатай хүч нь чирэх хугацаатай тэнцүү байна.
Түүх
Орчин үеийн аэродинамикийн хөгжил зөвхөн XVII оноос эхэлсэнОлон зуун жилийн туршид аэродинамик хүчийг хүмүүс дарвуулт завь, салхин тээрэмд олон мянган жилийн турш ашиглаж ирсэн бөгөөд нислэгийн зураг, түүх нь Икар, Дедалусын тухай эртний Грекийн домог зэрэг бүх түүхэн баримт бичиг, урлагийн бүтээлүүдэд байдаг. Үргэлжлэл, эсэргүүцэл ба даралтын градиент гэсэн үндсэн ойлголтууд Аристотель, Архимед нарын бүтээлд гардаг.
1726 онд сэр Исаак Ньютон агаарын эсэргүүцлийн онолыг боловсруулсан анхны хүн болсон нь аэродинамик чанарын талаархи анхны аргументуудын нэг болсон юм. Нидерланд-Швейцарийн математикч Даниел Бернулли 1738 онд Гидродинамик хэмээх зохиол бичиж, шахагдахгүй урсгалын даралт, нягт ба урсгалын хурдны хоорондын үндсэн хамаарлыг өнөөдөр Бернуллигийн зарчим гэж нэрлэдэг бөгөөд аэродинамик өргөлтийг тооцоолох нэг аргыг өгдөг. 1757 онд Леонхард Эйлер Эйлерийн илүү ерөнхий тэгшитгэлийг хэвлүүлсэн бөгөөд үүнийг шахдаг ба шахагддаггүй урсгалд ашиглаж болно. Эйлерийн тэгшитгэлийг 1800-аад оны эхний хагаст зуурамтгай чанарын нөлөөг багтаан өргөтгөж, Навьер-Стоксын тэгшитгэлийг бий болгосон. Яг тэр үед туйлын аэродинамик гүйцэтгэл/аэродинамик чанарыг илрүүлсэн.
Эдгээр үйл явдал, мөн өөрсдийн салхин хонгилд хийсэн судалгаан дээр үндэслэн ах дүү Райт нар 1903 оны 12-р сарын 17-нд анхны онгоцыг ниссэн.
Аэродинамикийн төрлүүд
Аэродинамик асуудлуудыг урсгалын нөхцөл эсвэл урсгалын шинж чанараар нь ангилдаг бөгөөд үүнд хурд, шахагдах чадвар, зуурамтгай чанар зэрэг шинж чанарууд орно. Тэдгээрийг ихэвчлэн хоёр төрөлд хуваадаг:
- Гадаад аэродинамик нь янз бүрийн хэлбэрийн хатуу биетүүдийн эргэн тойрон дахь урсгалыг судалдаг шинжлэх ухаан юм. Гадны аэродинамикийн жишээ бол агаарын хөлгийн өргөх, чирэх, эсвэл пуужингийн хамрын урд үүсэх цочролын долгионы үнэлгээ юм.
- Дотоод аэродинамик нь хатуу биетүүдийн дамжин өнгөрөх урсгалыг судалдаг. Жишээлбэл, дотоод аэродинамик нь тийрэлтэт хөдөлгүүр эсвэл агааржуулалтын яндангаар дамжин өнгөрөх агаарын урсгалын судалгааг хамардаг.
Аэродинамик асуудлуудыг мөн дууны хурдаас доогуур эсвэл ойролцоо урсгалын хурдаар ангилж болно.
Асуудал нь:
- субсоник, хэрэв асуудлын бүх хурд нь дууны хурдаас бага байвал;
- дууны хурдаас доогуур ба түүнээс дээш хурдтай бол трансоник (ихэвчлэн шинж чанар нь дууны хурдтай ойролцоогоор тэнцүү байх үед);
- хэт хурдан, урсгалын хурд нь дууны хурдаас их байх үед;
- гиперсоник, урсгалын хурд нь дууны хурдаас хамаагүй их байх үед.
Аэродинамикууд хэт авианы урсгалын яг тодорхой тодорхойлолт дээр санал нийлэхгүй байна.
Зуурамтгай чанар нь урсгалд үзүүлэх нөлөө нь гурав дахь ангиллыг шаарддаг. Зарим асуудал нь зөвхөн маш бага наалдамхай нөлөөтэй байж болох бөгөөд энэ тохиолдолд зуурамтгай чанарыг үл тоомсорлож болно. Эдгээр асуудлуудын ойролцоо тооцооллыг inviscid гэж нэрлэдэггүйдэл. Зуурамтгай чанарыг үл тоомсорлож болохгүй урсгалыг наалдамхай урсгал гэж нэрлэдэг.
Шахах чадвар
Шахагдашгүй урсгал гэдэг нь цаг хугацаа болон орон зайн хувьд нягт нь тогтмол байх урсгал юм. Хэдийгээр бүх бодит шингэн нь шахагдах чадвартай боловч нягтын өөрчлөлтийн нөлөөгөөр тооцоолсон үр дүнд бага зэрэг өөрчлөлт гарах тохиолдолд урсгалыг шахагдах боломжгүй гэж тооцдог. Энэ нь урсгалын хурд нь дууны хурдаас хамаагүй доогуур байвал илүү магадлалтай. Шахах чадварын нөлөө нь дууны хурдтай ойролцоо эсвэл түүнээс дээш хурдтай үед илүү чухал байдаг. Mach тоо нь шахагдахгүй байх боломжийг үнэлэхэд ашиглагддаг, эс бөгөөс шахалтын нөлөөг оруулах ёстой.
Аэродинамикийн онолын дагуу урсгалын шугамын дагуу нягтшил өөрчлөгдвөл урсгалыг шахагдах боломжтой гэж үзнэ. Энэ нь шахагдахгүй урсгалаас ялгаатай нь нягтын өөрчлөлтийг харгалзан үздэг гэсэн үг юм. Ерөнхийдөө энэ нь урсгалын нэг хэсэг эсвэл бүхэлд нь Mach тоо 0.3-аас хэтэрсэн тохиолдолд тохиолддог.0.3-ийн Mach утга нь дур зоргоороо байдаг боловч энэ утгаас доогуур хийн урсгал нь 5% -иас бага нягтын өөрчлөлтийг харуулдаг тул үүнийг ашигладаг. Мөн 5% -ийн нягтын хамгийн их өөрчлөлт нь зогсонги байдлын цэг дээр (урсгалын хурд тэг байх объектын цэг) тохиолддог бол бусад объектын эргэн тойрон дахь нягтрал нь хамаагүй бага байх болно. Транссоник, хэт авианы болон хэт авианы урсгалууд бүгд шахагдах боломжтой.
Дүгнэлт
Аэродинамик бол өнөөгийн дэлхийн хамгийн чухал шинжлэх ухааны нэг юм. Тэр биднийг хангадагчанартай онгоц, хөлөг онгоц, машин, комик шаттл барих. Энэ нь орчин үеийн зэвсгийн төрөл болох баллистик пуужин, өргөгч, торпедо, нисгэгчгүй онгоцыг хөгжүүлэхэд асар их үүрэг гүйцэтгэдэг. Хэрэв аэродинамик чанарын орчин үеийн дэвшилтэт ойлголт байгаагүй бол энэ бүхэн боломжгүй байх байсан.
Тиймээс нийтлэлийн сэдвийн талаархи санаанууд өнгөрсөн зууны эхээр бий болсон Икарын тухай үзэсгэлэнтэй, гэвч гэнэн уран зөгнөлөөс, ажиллагаатай, үнэхээр ажилладаг онгоц болж өөрчлөгдсөн. Өнөөдөр бид амьдралаа автомашин, усан онгоц, нисэх онгоцгүйгээр төсөөлөхийн аргагүй бөгөөд эдгээр тээврийн хэрэгсэл нь аэродинамикийн шинэ нээлтүүдээр улам сайжирсаар байна.
Планеруудын аэродинамик чанар нь тухайн үеийнхээ жинхэнэ нээлт байсан. Эхлээд энэ чиглэлээр хийсэн бүх нээлтүүд нь хийсвэр, заримдаа бодит байдлаас салсан онолын тооцооллын тусламжтайгаар хийгдсэн бөгөөд үүнийг Франц, Германы математикчид өөрсдийн лабораторид хийжээ. Хожим нь тэдний бүх томъёог ирээдүйн онгоцны хамгийн тохиромжтой хэлбэр, хурдыг тооцоолох гэх мэт бусад, илүү гайхалтай (18-р зууны стандартын дагуу) зорилгоор ашигласан. 19-р зуунд эдгээр төхөөрөмжүүд нь планер, агаарын хөлгөөс эхлээд их хэмжээгээр баригдаж эхэлсэн бөгөөд Европчууд аажмаар нисэх онгоц бүтээх ажилд шилжсэн. Сүүлийнх нь эхлээд зөвхөн цэргийн зориулалтаар ашиглагдаж байсан. Дэлхийн 1-р дайны үеийн ацсууд нь аливаа улс орны хувьд агаарт давамгайлах асуудал ямар чухал болохыг харуулсан бөгөөд дайн хоорондын үеийн инженерүүд ийм онгоц нь зөвхөн цэргийнхэн төдийгүй энгийн иргэдэд ч үр дүнтэй болохыг олж мэдсэн.зорилго. Цаг хугацаа өнгөрөхөд иргэний агаарын тээвэр бидний амьдралд хүчтэй нэвтэрсэн бөгөөд өнөөдөр нэг ч муж түүнгүйгээр хийж чадахгүй.
