Bu sürükləmə qüvvəsi təyyarələrdə havanı qaldırmağa istiqamətləndirən qanadlar və ya qaldırıcı gövdə səbəbindən və havanı endirmə qüvvəsinə səbəb olmaq üçün yönləndirən qanad qanadları olan avtomobillərdə baş verir. Samuel Langley qeyd etdi ki, daha düz, daha yüksək aspekt nisbətli lövhələr daha yüksək qaldırma və daha aşağı sürüklənmə qabiliyyətinə malikdir və 1902-ci ildə təqdim edilmişdir. Təyyarənin aerodinamik keyfiyyətinin ixtirası olmadan müasir təyyarə dizaynı qeyri-mümkün olardı.
Qaldırma və hərəkət
Cismə təsir edən ümumi aerodinamik qüvvə adətən iki komponentdən ibarətdir: qaldırma və yerdəyişmə. Tərifinə görə, əks axına paralel olan qüvvə komponenti yerdəyişmə, əks axına perpendikulyar olan komponent isə qaldırıcı adlanır.
Aerodinamikanın bu əsasları qanadın aerodinamik keyfiyyətinin təhlili üçün böyük əhəmiyyət kəsb edir. Qanad ətrafında axının istiqamətini dəyişdirərək qaldırıcı istehsal olunur. Dəyişməkistiqamət sürətin dəyişməsi ilə nəticələnir (vahid dairəvi hərəkətdə göründüyü kimi sürətdə dəyişiklik olmasa belə), bu, sürətlənmədir. Buna görə də, axının istiqamətini dəyişdirmək üçün mayeyə bir qüvvə tətbiq etmək lazımdır. Bu, istənilən təyyarədə aydın görünür, sadəcə An-2-nin aerodinamik keyfiyyətinin sxematik təsvirinə baxın.
Ancaq hər şey o qədər də sadə deyil. Qanadın aerodinamik keyfiyyəti mövzusunu davam etdirərək qeyd etmək lazımdır ki, onun altında hava qaldırıcısının yaradılması onun üstündəki hava təzyiqindən daha yüksək təzyiqdədir. Sonlu genişlikli qanadda bu təzyiq fərqi havanın aşağı səth qanadının kökündən yuxarı səthinin altına doğru axmasına səbəb olur. Bu uçan hava axını axan hava ilə birləşərək sürət və istiqamətdə dəyişikliyə səbəb olur ki, bu da hava axınını bükür və qanadın arxa kənarında burulğanlar yaradır. Yaradılan burulğanlar qeyri-sabitdir, onlar tez birləşərək qanad burulğanlarını yaradırlar. Nəticədə yaranan burulğanlar arxa kənarın arxasındakı hava axınının sürətini və istiqamətini dəyişir, onu aşağıya doğru yönləndirir və bununla da qanadın arxasında qapağa səbəb olur. Bu nöqteyi-nəzərdən, məsələn, MS-21 təyyarəsi yüksək səviyyəli qaldırma-çəkilmə nisbətinə malikdir.
Hava axınına nəzarət
Vortekslər öz növbəsində qanadın ətrafındakı hava axını dəyişir, qanadın qaldırma qabiliyyətini azaldır, buna görə də eyni qaldırma üçün daha yüksək hücum bucağı tələb olunur ki, bu da ümumi aerodinamik qüvvəni geriyə doğru əyir və sürtünmə komponentini artırır. o qüvvə. Bucaq sapması əhəmiyyətsizdirliftə təsir edir. Bununla belə, qaldırıcının məhsuluna və onun sapmasına səbəb olan bucağa bərabər olan sürüklənmədə artım var. Əyilmə özü liftin funksiyası olduğundan, əlavə sürükləmə qalxma bucağı ilə mütənasibdir və bu, A320-nin aerodinamikasında aydın şəkildə görünə bilər.
Tarixi nümunələr
Düzbucaqlı planetar qanad konusvari və ya elliptik qanaddan daha çox burulğan titrəyişləri yaradır, buna görə də bir çox müasir qanadlar qaldırma-çəkilmə nisbətini yaxşılaşdırmaq üçün daraldılır. Bununla belə, eliptik təyyarə gövdəsi daha səmərəlidir, çünki induksiya edilmiş yuyulma (və buna görə də təsirli hücum bucağı) qanadların bütün genişliyi boyunca sabitdir. İstehsal çətinliklərinə görə, bir neçə təyyarədə bu plan forması var, ən məşhur nümunələri İkinci Dünya Müharibəsi Spitfire və Thunderboltdur. Düz aparıcı və arxa kənarları olan konik qanadlar eliptik qaldırıcı paylamaya yaxınlaşa bilər. Bir qayda olaraq, düz, bükülməmiş qanadlar 5%, daralmış qanadlar isə elliptik qanaddan 1-2% daha çox induksiyalı sürüklənmə yaradır. Buna görə də, onlar daha yaxşı aerodinamik keyfiyyətə malikdirlər.
Proporsionallıq
Yüksək aspekt nisbəti qanad aşağı en-boy nisbətli qanaddan daha az induksiyalı sürüklənmə yaradacaq, çünki daha uzun, daha nazik qanadın ucunda daha az hava narahatlığı var. Buna görə də induksiyamüqavimət nə qədər paradoksal səslənsə də, mütənasibliklə tərs mütənasib ola bilər. Liftin paylanması həmçinin yuyulmaqla, qanadlara doğru düşməyi az altmaq üçün qanadın ətrafına burulmaqla və qanadların yaxınlığında hava folqasını dəyişdirməklə də dəyişdirilə bilər. Bu, qanadın kökünə daha çox, qanada isə daha az qaldırmağa imkan verir ki, bu da qanad burulğanlarının gücünün azalmasına və müvafiq olaraq, təyyarənin aerodinamik keyfiyyətinin yaxşılaşmasına səbəb olur.
Təyyarə dizaynı tarixində
Bəzi erkən təyyarələrdə qanadlar quyruqların uclarına quraşdırılmışdı. Sonrakı təyyarələr burulğanların intensivliyini az altmaq və maksimum qaldırma-çəkilmə nisbətinə nail olmaq üçün fərqli qanad formasına malikdir.
Döşəmə çarxının yanacaq çənləri də qanad ətrafında xaotik hava axınının qarşısını almaqla müəyyən fayda verə bilər. İndi onlar bir çox təyyarələrdə istifadə olunur. DC-10-un aerodinamik keyfiyyəti bu baxımdan layiqli olaraq inqilabi hesab edildi. Bununla belə, müasir aviasiya bazarı çoxdan daha təkmil modellərlə tamamlanıb.
Sürükləmək üçün düstur: sadə dillə izah edilib
Ümumi müqaviməti hesablamaq üçün parazitar müqavimət deyilənləri nəzərə almaq lazımdır. İnduksiya edilmiş sürükləmə hava sürətinin kvadratına tərs mütənasib olduğundan (müəyyən bir qaldırmada), parazitar sürüklənmə isə onunla düz mütənasib olduğundan, ümumi sürükləmə əyrisi minimum sürəti göstərir. Təyyarə,belə sürətlə uçan, optimal aerodinamik keyfiyyətlərlə işləyir. Yuxarıdakı tənliklərə əsasən, minimum müqavimət sürəti induksiya edilmiş müqavimətin parazitar müqavimətə bərabər olduğu bir sürətlə baş verir. Bu, boş vəziyyətdə olan təyyarələr üçün optimal sürüşmə bucağına çatdığı sürətdir. Əsassız olmamaq üçün təyyarə timsalında düsturu nəzərdən keçirək:
Düsturun davamı da olduqca maraqlıdır (aşağıdakı şəkildə). Havanın daha incə olduğu yerdə daha yüksəkdə uçmaq minimum sürtünmənin baş verdiyi sürəti artıracaq və beləliklə, eyni miqdarda yüklə daha sürətli səyahət etməyə imkan verəcəkdir. yanacaq.
Təyyarə maksimum icazə verilən sürətlə uçarsa, o zaman hava sıxlığının hansı hündürlük onu ən yaxşı aerodinamik keyfiyyətlə təmin edəcəkdir. Maksimum sürətdə optimal hündürlük və maksimum hündürlükdə optimal sürət uçuş zamanı dəyişə bilər.
Dözüm
Maksimum dözümlülük üçün sürət (yəni havada vaxt) minimum yanacaq sərfiyyatı üçün sürət və maksimum məsafə üçün daha az sürətdir. Yanacaq sərfiyyatı tələb olunan gücün hasilinə və mühərrikə düşən xüsusi yanacaq sərfinə (güc vahidi üçün yanacaq sərfiyyatı) hesablanır. Tələb olunan güc sürükləmə müddətinə bərabərdir.
Tarix
Müasir aerodinamikanın inkişafı yalnız XVII-də başlamışdırəsrlərdir, lakin aerodinamik qüvvələr insanlar tərəfindən min illərdir ki, yelkənli qayıqlarda və yel dəyirmanlarında istifadə olunur və uçuş təsvirləri və hekayələri bütün tarixi sənədlərdə və sənət əsərlərində, məsələn, qədim yunan əfsanəsi İkar və Daedalda görünür. Davamlılıq, müqavimət və təzyiq qradiyenti ilə bağlı əsas anlayışlar Aristotel və Arximedin işlərində görünür.
1726-cı ildə ser Isaac Newton hava müqaviməti nəzəriyyəsini inkişaf etdirən ilk şəxs oldu və onu aerodinamik keyfiyyətlər haqqında ilk arqumentlərdən biri etdi. Hollandiyalı-İsveçrəli riyaziyyatçı Daniel Bernoulli 1738-ci ildə Hidrodinamik adlı bir traktat yazdı və burada o, sıxılmayan axın üçün təzyiq, sıxlıq və axın sürəti arasında əsas əlaqəni təsvir etdi. 1757-ci ildə Leonhard Euler həm sıxılan, həm də sıxıla bilməyən axınlara tətbiq oluna bilən daha ümumi Eyler tənliklərini nəşr etdi. Eyler tənlikləri 1800-cü illərin birinci yarısında özlülüyün təsirlərini əhatə edəcək şəkildə genişləndirildi və Navier-Stokes tənliklərinə səbəb oldu. Qütbün aerodinamik performansı/aerodinamik keyfiyyəti təxminən eyni vaxtda aşkar edilib.
Bu hadisələrə, eləcə də öz külək tunelində apardıqları tədqiqatlara əsaslanaraq, Rayt qardaşları ilk təyyarəni 17 dekabr 1903-cü ildə uçurdular.
Aerodinamika növləri
Aerodinamik problemlər sürət, sıxılma və özlülük kimi xüsusiyyətlər daxil olmaqla axın şərtləri və ya axın xüsusiyyətləri ilə təsnif edilir. Onlar ən çox iki növə bölünür:
- Xarici aerodinamika müxtəlif formalı bərk cisimlərin ətrafındakı axının tədqiqidir. Xarici aerodinamika nümunələri təyyarədə qaldırma və sürüklənmənin və ya raketin burnunun qarşısında əmələ gələn şok dalğalarının qiymətləndirilməsidir.
- Daxili aerodinamika bərk cisimlərdə keçidlərdən keçən axının tədqiqidir. Məsələn, daxili aerodinamika reaktiv mühərrik və ya kondisioner bacası vasitəsilə hava axınının öyrənilməsini əhatə edir.
Aerodinamik problemlər səs sürətindən aşağı və ya yaxın axın sürətlərinə görə də təsnif edilə bilər.
Problem adlanır:
- subsonik, əgər problemdəki bütün sürətlər səs sürətindən azdırsa;
- səsin sürətindən aşağı və yuxarı sürətlər varsa transonik (adətən xarakterik sürət təxminən səs sürətinə bərabər olduqda);
- fövqəlsəs, xarakterik axın sürəti səs sürətindən böyük olduqda;
- hipersəs, axın sürəti səs sürətindən çox böyük olduqda.
Aerodinamistlər hipersəs axınının dəqiq tərifi ilə razılaşmırlar.
Özlülüyün axına təsiri üçüncü təsnifatı diktə edir. Bəzi problemlər yalnız çox kiçik viskoz təsirlərə malik ola bilər, bu halda özlülük əhəmiyyətsiz sayıla bilər. Bu problemlərə yaxınlaşmalar inviscid adlanırcərəyanlar. Özlülüyünü nəzərə almamaq mümkün olmayan axınlara özlü axınlar deyilir.
sıxılma qabiliyyəti
Sıxılmayan axın həm zaman, həm də məkanda sıxlığın sabit olduğu axındır. Bütün real mayelərin sıxıla bilən olmasına baxmayaraq, sıxlıq dəyişikliyinin təsiri hesablanmış nəticələrdə yalnız kiçik dəyişikliklərə səbəb olarsa, axın çox vaxt sıxılmayan kimi təxmin edilir. Bu, axın sürəti səs sürətindən xeyli aşağı olduqda daha çox olur. Sıxılmanın təsiri səs sürətinə yaxın və ya ondan yüksək sürətlərdə daha əhəmiyyətlidir. Mach nömrəsi sıxılmama ehtimalını qiymətləndirmək üçün istifadə olunur, əks halda sıxılma effektləri daxil edilməlidir.
Aerodinamika nəzəriyyəsinə görə, sıxlıq axın xətti boyunca dəyişirsə, axın sıxıla bilən hesab olunur. Bu o deməkdir ki, sıxılmayan axının əksinə olaraq, sıxlıqdakı dəyişikliklər nəzərə alınır. Ümumiyyətlə, bu, axının bir hissəsinin və ya hamısının Mach sayı 0,3-dən çox olduqda baş verir.0,3 Mach dəyəri kifayət qədər ixtiyaridir, lakin bu dəyərdən aşağı olan qaz axını 5%-dən az sıxlıq dəyişikliyi nümayiş etdirdiyi üçün istifadə olunur. Həmçinin, 5% maksimum sıxlıq dəyişməsi durğunluq nöqtəsində (cismin üzərində axın sürətinin sıfır olduğu nöqtə) baş verir, qalan cismin ətrafındakı sıxlıq isə xeyli aşağı olacaq. Transonik, supersəs və hipersonik axınların hamısı sıxılır.
Nəticə
Aerodinamika bu gün dünyanın ən mühüm elmlərindən biridir. Bizi təmin edirkeyfiyyətli təyyarələr, gəmilər, avtomobillər və komik servislər tikmək. O, müasir silah növlərinin - ballistik raketlərin, gücləndiricilərin, torpedanın və dronların inkişafında böyük rol oynayır. Bütün bunlar aerodinamik keyfiyyətin müasir qabaqcıl konsepsiyaları olmasaydı, qeyri-mümkün olardı.
Beləliklə, məqalənin mövzusu ilə bağlı fikirlər İkar haqqında gözəl, lakin sadəlövh fantaziyalardan ötən əsrin əvvəllərində yaranan funksional və həqiqətən işləyən təyyarələrə çevrildi. Bu gün biz həyatımızı avtomobillər, gəmilər və təyyarələrsiz təsəvvür edə bilmirik və bu avtomobillər aerodinamikada yeni nailiyyətlərlə təkmilləşməyə davam edir.
Planerlərin aerodinamik keyfiyyətləri öz dövründə əsl sıçrayış idi. Əvvəlcə bu sahədə bütün kəşflər fransız və alman riyaziyyatçılarının öz laboratoriyalarında apardıqları mücərrəd, bəzən reallıqdan qopmuş nəzəri hesablamalar vasitəsilə edilirdi. Daha sonra onların bütün düsturları gələcək təyyarələrin ideal formasını və sürətini hesablamaq kimi başqa, daha fantastik (18-ci əsrin standartlarına görə) məqsədlər üçün istifadə edilmişdir. 19-cu əsrdə bu qurğular planer və dirijabllardan başlayaraq böyük miqdarda tikilməyə başladı, avropalılar tədricən təyyarə istehsalına keçdilər. Sonuncular əvvəlcə yalnız hərbi məqsədlər üçün istifadə edildi. Birinci Dünya Müharibəsinin eysləri havada hökmranlıq məsələsinin hər hansı bir ölkə üçün nə qədər vacib olduğunu göstərdi və müharibələrarası dövrün mühəndisləri belə təyyarələrin təkcə hərbçilər üçün deyil, həm də mülki şəxslər üçün effektiv olduğunu aşkar etdilər.məqsədlər. Zamanla mülki aviasiya həyatımıza möhkəm daxil oldu və bu gün heç bir dövlət onsuz edə bilməz.
