Hər aviasiya konstruktor bürosunda baş konstruktorun bəyanatı haqqında hekayə var. Yalnız bəyanatın müəllifi dəyişir. Və belə səslənir: "Mən bütün ömrüm boyu təyyarələrlə məşğul olmuşam, amma bu dəmir parçasının necə uçduğunu hələ də anlamıram!". Həqiqətən də, Nyutonun birinci qanunu hələ ləğv edilməyib və təyyarənin havadan ağır olduğu açıq-aydın görünür. Çox tonluq maşının yerə düşməsinə hansı qüvvənin imkan vermədiyini anlamaq lazımdır.
Hava səyahəti üsulları
Səyahət etməyin üç yolu var:
- Aerostatik, yerdən qaldırılarkən xüsusi çəkisi atmosfer havasının sıxlığından aşağı olan cismin köməyi ilə həyata keçirilir. Bunlar şarlar, hava gəmiləri, zondlar və digər oxşar strukturlardır.
- Reaktiv, yanan yanacaqdan reaktiv axınının kobud gücüdür və cazibə qüvvəsini dəf etməyə imkan verir.
- Və nəhayət, Yer atmosferi havadan daha ağır olan nəqliyyat vasitələri üçün dəstəkləyici maddə kimi istifadə edildikdə, qaldırıcı yaratmaq üçün aerodinamik üsul. Təyyarələr, helikopterlər, giroplanlar, planerlər və yeri gəlmişkən, quşlar bu xüsusi üsulla hərəkət edirlər.
Aerodinamik qüvvələr
Havada hərəkət edən təyyarəyə dörd əsas çoxistiqamətli qüvvə təsir edir. Şərti olaraq, bu qüvvələrin vektorları irəli, geri, aşağı və yuxarı istiqamətləndirilir. Bu, demək olar ki, bir qu quşu, xərçəng və pikedir. Təyyarəni irəli itələyən qüvvə mühərrik tərəfindən yaradılır, geriyə doğru hava müqavimətinin təbii qüvvəsi, aşağıya doğru isə cazibə qüvvəsidir. Təyyarənin düşməsinə icazə vermək əvəzinə - qanadın ətrafındakı axın səbəbindən hava axınının yaratdığı lift.
Standart atmosfer
Havanın vəziyyəti, onun temperaturu və təzyiqi yer səthinin müxtəlif hissələrində əhəmiyyətli dərəcədə dəyişə bilər. Müvafiq olaraq, bu və ya digər yerdə uçarkən təyyarələrin bütün xüsusiyyətləri də fərqlənəcəkdir. Buna görə də, rahatlıq və bütün xüsusiyyətləri və hesablamaları ümumi məxrəcə gətirmək üçün standart atmosfer adlanan atmosferi aşağıdakı əsas parametrlərlə müəyyən etməyə razılaşdıq: dəniz səviyyəsindən 760 mm Hg təzyiq, kubmetr üçün hava sıxlığı 1,188 kq, sürət. səs saniyədə 340,17 metr, temperatur +15 ℃. Hündürlük artdıqca bu parametrlər dəyişir. Fərqli hündürlüklər üçün parametrlərin dəyərlərini göstərən xüsusi cədvəllər var. Bütün aerodinamik hesablamalar, eləcə də təyyarənin performans xüsusiyyətlərinin müəyyən edilməsi bu göstəricilərdən istifadə etməklə həyata keçirilir.
Lift yaratmağın ən sadə prinsipi
Qarşıdan gələn hava axınında olarsadüz bir əşya yerləşdirmək üçün, məsələn, ovucunuzu hərəkət edən maşının pəncərəsindən çıxararaq, bu qüvvəni, necə deyərlər, “barmaqlarınızda” hiss edə bilərsiniz. Xurma hava axınına nisbətən kiçik bir bucaqla döndərərkən dərhal hiss olunur ki, hava müqavimətindən əlavə, fırlanma bucağının istiqamətindən asılı olaraq yuxarı və ya aşağı çəkən başqa bir qüvvə meydana çıxdı. Bədənin müstəvisi (bu halda xurma) ilə hava axınının istiqaməti arasındakı bucaq hücum bucağı adlanır. Hücum bucağına nəzarət etməklə, lifti idarə edə bilərsiniz. Hücum bucağının artması ilə xurma yuxarı itələyən qüvvənin artacağını, ancaq müəyyən bir nöqtəyə qədər olduğunu asanlıqla görmək olar. Və 70-90 dərəcəyə yaxın bucağa çatdıqda, tamamilə yox olacaq.
Təyyarə qanadı
Lifti yaradan əsas daşıyıcı səth təyyarənin qanadıdır. Qanad profili adətən göstərildiyi kimi əyri gözyaşı şəklindədir.
Hava qanadın ətrafından hərəkət edərkən qanadın yuxarı hissəsindən keçən havanın sürəti aşağı axının sürətini üstələyir. Bu vəziyyətdə yuxarıdakı statik hava təzyiqi qanadın altından daha aşağı olur. Təzyiq fərqi qanadı yuxarı itələyir, qaldırma yaradır. Buna görə də, təzyiq fərqini təmin etmək üçün bütün qanad profilləri asimmetrik hazırlanır. Sıfır hücum bucağında simmetrik profilli qanad üçün səviyyəli uçuşda qaldırma sıfırdır. Belə bir qanadla onu yaratmağın yeganə yolu hücum bucağını dəyişdirməkdir. Qaldırıcı qüvvənin başqa bir komponenti var - induktiv. Odurqanadın əyilmiş alt səthi ilə hava axınının aşağıya doğru meyl etməsi nəticəsində əmələ gəlir ki, bu da təbii olaraq qanadda yuxarıya doğru tərs qüvvə ilə nəticələnir.
Hesablama
Təyyarə qanadının qaldırma gücünü hesablamaq üçün düstur aşağıdakı kimidir:
Y=CyS(PV 2)/2
Harada:
- Cy - qaldırma əmsalı.
- S - qanad sahəsi.
- V - pulsuz yayım sürəti.
- P - hava sıxlığı.
Havanın sıxlığı, qanad sahəsi və sürəti ilə hər şey aydındırsa, o zaman qaldırma əmsalı eksperimental olaraq əldə edilmiş qiymətdir və sabit deyil. O, qanad profilindən, aspekt nisbətindən, hücum bucağından və digər dəyərlərdən asılı olaraq dəyişir. Gördüyünüz kimi, sürət istisna olmaqla asılılıqlar əsasən xətti olur.
Bu sirli əmsal
Qanadı qaldırma əmsalı qeyri-müəyyən dəyərdir. Mürəkkəb çoxmərhələli hesablamalar hələ də eksperimental olaraq yoxlanılır. Bu adətən külək tunelində edilir. Hər qanad profili və hər hücum bucağı üçün onun dəyəri fərqli olacaq. Qanadın özü uçmadığı, lakin təyyarənin bir hissəsi olduğu üçün bu cür sınaqlar təyyarə modellərinin müvafiq azaldılmış nüsxələrində aparılır. Qanadlar nadir hallarda ayrıca sınaqdan keçirilir. Hər bir xüsusi qanadın çoxsaylı ölçmələrinin nəticələrinə əsasən, əmsalın hücum bucağından asılılığını, eləcə də asılılığı əks etdirən müxtəlif qrafikləri çəkmək mümkündür.müəyyən bir qanadın sürətindən və profilindən, həmçinin qanadın buraxılmış mexanikləşdirilməsindən qaldırın. Nümunə qrafik aşağıda göstərilmişdir.
Əslində bu əmsal qanadın daxil olan havanın təzyiqini qaldırıcıya çevirmək qabiliyyətini xarakterizə edir. Onun adi dəyəri 0-dan 2-yə qədərdir. Rekord 6-dır. İndiyə qədər insan təbii mükəmməllikdən çox uzaqdır. Məsələn, qartal üçün bu əmsal tutmuş qoferlə yerdən qalxdıqda 14 qiymətinə çatır. Yuxarıdakı qrafikdən aydın olur ki, hücum bucağının artması qaldırıcılığın müəyyən bucaq qiymətlərinə qədər artmasına səbəb olur.. Bundan sonra effekt itirilir və hətta əks istiqamətə gedir.
Stop axını
Necə deyərlər, orta ölçüdə hər şey yaxşıdır. Hər qanadın hücum bucağı baxımından öz həddi var. Sözdə superkritik hücum bucağı, qanadın yuxarı səthində bir tövləyə gətirib çıxarır və onu qaldırmadan məhrum edir. Tül qanadın bütün ərazisində qeyri-bərabər şəkildə baş verir və titrəmə və idarəetmənin itirilməsi kimi uyğun, son dərəcə xoşagəlməz hadisələrlə müşayiət olunur. Qəribədir ki, bu fenomen sürətdən çox da asılı deyil, baxmayaraq ki, bu da təsir edir, lakin tövlənin baş verməsinin əsas səbəbi hücumun superkritik bucaqları ilə müşayiət olunan intensiv manevrdir. Məhz buna görə İl-86 təyyarəsinin yeganə qəzası, sərnişinsiz boş təyyarədə "göstərmək" istəyən pilotun qəfil qalxmağa başladığı zaman baş verdi və bu, faciəvi şəkildə bitdi.
Müqavimət
Lift ilə əl-ələ süründürmə gəlir,təyyarənin irəliləməsinə mane olur. Üç elementdən ibarətdir. Bunlar havanın təyyarəyə təsirindən yaranan sürtünmə qüvvəsi, qanadın qarşısında və qanadın arxasındakı sahələrdə təzyiq fərqindən yaranan qüvvə və yuxarıda müzakirə edilən induktiv komponentdir, çünki onun hərəkət vektoru yönəldilmişdir. təkcə yuxarıya doğru deyil, qaldırıcılığın artmasına kömək edir, həm də geriyə, müqavimətin müttəfiqi olur. Bundan əlavə, induktiv müqavimətin tərkib hissələrindən biri, qanadın uclarından hava axını səbəbindən meydana gələn və havanın hərəkət istiqamətinin əyilməsini artıran burulğan axınlarına səbəb olan qüvvədir. Su əmsalı istisna olmaqla, aerodinamik sürtünmə düsturu qaldırma qüvvəsi düsturu ilə tamamilə eynidir. Cx əmsalına dəyişir və eksperimental olaraq da müəyyən edilir. Onun dəyəri nadir hallarda birin onda birini keçir.
Düşərək sürükləmə nisbəti
Qaldırmanın sürükləmə qüvvəsinə nisbəti aerodinamik keyfiyyət adlanır. Burada bir xüsusiyyət nəzərə alınmalıdır. Əmsallar istisna olmaqla, qaldırma qüvvəsi və sürtünmə qüvvəsi üçün düsturlar eyni olduğundan güman etmək olar ki, təyyarənin aerodinamik keyfiyyəti Cy və Cx əmsallarının nisbəti ilə müəyyən edilir. Müəyyən hücum bucaqları üçün bu nisbətin qrafikinə qanad qütbü deyilir. Belə diaqramın nümunəsi aşağıda göstərilmişdir.
Müasir təyyarələrin aerodinamik keyfiyyət dəyəri təqribən 17-21, planerlər isə 50-yə qədərdir. Bu o deməkdir ki, təyyarədə qanad qaldırma funksiyası optimal şəraitdədir. Müqavimət qüvvəsindən 17-21 dəfə böyükdür. 6,5 bal toplayan Rayt qardaşlarının təyyarəsi ilə müqayisədə dizaynda irəliləyiş göz qabağındadır, lakin pəncələrində bədbəxt gopher olan qartal hələ çox uzaqdadır.
Uçuş rejimləri
Müxtəlif uçuş rejimləri fərqli qaldırma-çəkilmə nisbəti tələb edir. Kruiz səviyyəli uçuşda təyyarənin sürəti kifayət qədər yüksəkdir və sürətin kvadratına mütənasib olan qaldırma əmsalı yüksək dəyərlərdədir. Burada əsas şey müqaviməti minimuma endirməkdir. Uçuş və xüsusilə eniş zamanı qaldırma əmsalı həlledici rol oynayır. Təyyarənin sürəti aşağıdır, lakin onun havada sabit mövqeyi tələb olunur. Bu problemin ideal həlli, uçuş şəraitindən asılı olaraq əyriliyini və hətta sahəsini təxminən quşların etdiyi kimi dəyişən uyğunlaşma qanadının yaradılması olardı. Dizaynerlər uğur qazanana qədər, qaldırma əmsalının dəyişməsi qanad mexanizasiyasından istifadə etməklə əldə edilir ki, bu da profilin həm sahəsini, həm də əyriliyini artırır, bu da müqaviməti artırmaqla qaldırıcını əhəmiyyətli dərəcədə artırır. Döyüş təyyarələri üçün qanadın süpürülməsində dəyişiklik istifadə edildi. Yenilik yüksək sürətlə sürüklənməni az altmağa və aşağı sürətlə qaldırıcılığı artırmağa imkan verdi. Ancaq bu dizayn etibarsız oldu və son vaxtlar cəbhə təyyarələri sabit qanadla istehsal edildi. Təyyarə qanadının qaldırma gücünü artırmağın başqa bir yolu, mühərriklərdən gələn bir axınla qanadı əlavə olaraq üfürməkdir. Bu, orduda tətbiq edilmişdirBu xüsusiyyətinə görə qısaldılmış uçuş və eniş məsafələri ilə seçilən An-70 və A-400M nəqliyyat təyyarələri.
