Фізика польоту

Фізика польоту враховує 4 сили, що протистоять попарно:

Для спрощення допустимо, що 4 сили протистоять в одній точці: центрі ваги. Підйом протистоїть вазі, а тяга (або тяга (залежно від типу рушія) протиставляється опорі. Тому ми помічаємо, що сили протистоять два на два.

AT. Вага

Вага предмета залежить від його маси та сили, з якою він притягується до центру Землі (сили тяжіння). Вага предмета варіюється в просторі і залежить від зірки, де він знаходиться.

Вага вимірюється в ньютонах. Одиницею виміру називають Ньютона, бо Ісаак Ньютон помітив, що Земля притягує до неї всі об’єкти.

Під час повороту вага вступає в дію відносно коефіцієнта навантаження:

Уявна вага дорівнює і протилежна підйомнику, і в свою чергу більша за фактичну вагу. У повороті на 60 ° люди, які перебувають на борту літака, відчувають коефіцієнт навантаження 2 G, тобто пасажири відчувають подвоєну вагу і літак теж.

Приклад: Літак вагою 872 кг, його очевидна, але ефективна вага конструкції впаде до 1744 кг при повороті на 60 °. Тому опір літака повинен бути розрахований, щоб витримати ці зусилля (1744 кг, а не 872 кг).

B. Знос

Підйом - це сила, яка дозволяє літаку літати. Підйом - сила, перпендикулярна зміщенню відносного вітру. Він створюється аспірацією в зоні западини, що утворюється на вершині крила (екстрадос). Він позначається Fz і виражається в Ньютоні. Ця сила розраховується з:

Коефіцієнт підйому, зазначений Cz
Площа крил із позначкою S в м²
Швидкість літака, м/с
Щільність повітря в кг/м³

Отримуємо співвідношення:

Коефіцієнт підйому Cz включає форму профілю крила та кут падіння.

Підйом - це сила, яка протистоїть вазі і, отже, запобігає падінню літака. Підйом літака може бути зменшений шляхом створення граничних вихорів, які обумовлені різницею тисків між верхньою частиною крила, верхньою поверхнею та нижньою частиною крила, нижньою поверхнею.

Щоб літак літав, ліфт повинен існувати, що означає, що крило літака має асиметричний профіль та/або має кут падіння (кут між крилом і напрямком відносного вітру)

Примітка: Видно, що на всіх літаках крила більш-менш нахилені, щоб забезпечити можливість польоту літака. Що стосується бажаних характеристик, аеродинаміка в основному працює над профілем крила.

В аеронавтиці можливо, що відбувається раптова втрата підйому, це явище називається стійлом. Літак більше не підтримувався повітрям і впав. Зрив обумовлений занадто великим кутом між поверхнею крила та відносним напрямком вітру.

VS. Стажер

Опір - це сила опору, яку повітря чинить на крило літака (і навіть на всю площину), коли повітря або літак перебувають у русі відносно один одного. Ця сила паралельна шляху руху літака, вона протистоїть просуванню літака, якщо він рухається в повітрі. Позначаємо його Fx, і це виражається в Ньютоні.

Перетягування розраховується з:

Коефіцієнт опору, що називається Cx
швидкість літака в м/с
щільність повітря, зазначена ρ в кг/м³
площа крил із позначкою S в м²

Отримуємо співвідношення:

Коефіцієнт опору Cx характеризує важливість сили тертя, що діє на крило літака, тому залежить від форми, стану поверхні та рівня падіння.

По правді кажучи, перетягування - це сума декількох типів перетягування:

- Опір тертя: У повітряному потоці навколо літального апарату відбувається явище прилипання повітря до фюзеляжу. Видно, що вздовж поверхні є тонкий шар приблизно в десять міліметрів, в якому швидкість повітряного потоку сповільнюється. Цей шар називається прикордонним. Молекули повітря, що стикаються з поверхнею профілю, гальмуються силами тертя. Ці сили такі, що швидкість повітряних потоків дорівнює нулю при контакті з профілем. Лише на певній відстані від змія швидкість сіток стає постійною. Отже, ця сила тертя породжує втрати енергії, які повинні бути компенсовані енергією, що виробляється силою штовхання. Він збільшується з квадратом швидкості літака. Якщо швидкість подвоїться, паразитне перетягування зросте вчетверо.

На зображенні нижче висвітлено опору тертя:

Тут піаніно контактує з землею (не гладко), ми чітко бачимо, що штовхач, що представляє тягу, зазнає труднощів, оскільки фортепіано сповільнюється землею.

-Перетягування форми: Це залежить від форми предмета, крила, форми площини, тоді ми отримуємо турбулентність, пропорційно зміні кривизни, яка за це відповідає. Цей тип опору дуже популярний в аерокосмічній галузі, оскільки він може значно уповільнити транспортні засоби, коли вони потрапляють в атмосферу.

Ми можемо спостерігати різні стежки відповідно до різної форми предметів.

Індуковане опору: Це обумовлено різницею тиску між верхньою і нижньою поверхнями.

Ми бачимо індукований опір, який представлений спіралями, що обертаються, що називаються крайовими вихорами.

D. Натисніть або потягніть

Тяга - це сила, що діє на прискорення повітря двигуном у зворотному напрямку руху.

Тяга - це сила, яку створює гвинт, розміщений перед площиною, тяга забезпечується реактивним двигуном, розміщеним на площині. Таким чином, за законом руху Ньютона заснований, по суті, на 2 принципах:

"Тіло залишається у стані спокою або рівномірного руху, якщо на нього не діє незбалансована зовнішня сила. "

"Дія сили залежить від її розміру та напрямку. Отже, сила - це векторна величина. "

Тому ми можемо зробити висновок, що повітря штовхає літак вперед. Ця сила протистоїть опору.

Вище ми бачимо, що реактори засмоктують повітря, яке потім виштовхує літак вперед, як показано стрілкою.

Тяга дуже важлива при визначенні можливостей сходження літака, максимальна швидкість підйому визначається кількістю енергії, що подається двигуном літака.

Ось чому в сучасній аеронавтиці реактивні двигуни найчастіше використовуються, оскільки вони ефективніші за гвинтові двигуни.

Існує три категорії підрулювачів:

Силова установка:

Силові агрегати - це так звані поршневі двигуни, тобто, що згоряння відбувається внутрішньо, а бензиновий двигун з'єднаний з пропелентом або тяговим гвинтом. Ці двигуни підходять для польотів на невеликій висоті і використовуються в легкій та спортивній авіації.

Турбовинтова група:

Турбогвинтові двигуни - це двигуни, які також називаються турбомашинами, що працюють на гасі та з'єднані з тяговим або ракетним гвинтом. Ці двигуни підходять для середніх швидкостей, вони використовуються для середньомагістральних поїздок та для військового транспорту.

Турбореактивна група:

Турбореактивні двигуни - це двигуни, що працюють на гасі і підходять для далеких і середніх рейсів і можуть рухатися на дуже високих швидкостях, аж до надзвукових швидкостей (залежно від типу літака). Ці двигуни встановлюються на авіалайнерах, а також на військових літаках, таких як Rafale, де швидкість важлива для використання літака:

Наприклад, авіаносець дозволяє зліт літаків Rafale масою 20 тонн, здійснюваний реакторами, що здійснюють загальну тягу величиною F = 75 000 Ньютонів. Для забезпечення оптимальної безпеки винищувачі злітають з авіаносця з форсажем.
Після згоряння - це додавання газу в сопло після турбіни, що призводить до другого згоряння.

Вивчення механіки польоту дозволить нам зрозуміти еволюцію літака в польоті.