www.wikidata.uk-ua.nina.az

Аерогідродинамічний опір Аерогідродинамічний лобовий опір опір рухові тіла в газі або рідині Траєкторії трьох об єктів к

Аерогідродинамічний опір

Аерогідродинамічний (лобовий) опір — опір рухові тіла в газі або рідині.

Траєкторії трьох об'єктів (кут запуску — 70°, Distance — відстань, Height — висота). Чорний об'єкт не відчуває жодного опору і рухається по параболі, на блакитний об'єкт діє сила, величина якої визначається згідно із законом Стокса, на зелений об'єкт діє сила, що визначається законом в'язкості Ньютона

Аеродинамічний опір Редагувати

Аеродинамі́чний о́пір — складова аеродинамічної сили, з якою газ (повітря) діє на тіло, що рухається в ньому. Виникає внаслідок незворотного переходу кінетичної енергії тіла в кінетичну енергію частинок газу в сліді за тілом та в теплову енергію. Аеродинамічний опір — одна з найважливіших аеродинамічних характеристик літального апарата, що визначають його політно-технічні дані, зокрема, необхідну тягу рухової установки. Він залежить від форми та розмірів тіла, його орієнтації до напрямку руху (чи до швидкості надхідного потоку), від швидкості руху, а також від властивостей і стану середовища, в якому рухається тіло.

Якщо тіло має площину симетрії, напр. літак, і рухається паралельно до неї, то аеродинамічний опір розкладається на підіймальну силу , перпендикулярну до швидкості центра інерції тіла, та лобовий опір , паралельний їй.

Загальні відомості Редагувати

Походження з'ясував М. Є. Жуковський, який розробив методи теоретичного обчислення її (див. Аеродинаміка).

Лобовий опір поділяється на такі види:

  • індуктивний;
  • профільний;
  • хвильовий.

Індуктивний аеродинамічний опір зумовлюється скосом потоку; цей скіс викликається рухом тіла. Профільний аеродинамічний опір складається з опору тертя й опору тиску (опір тиску відмінний від нуля в разі відриву від тіла пограничного шару повітря). Співвідношенням цих складових опору внаслідок зміщення положення точок (поверхонь) відриву можна керувати. При певних умовах таким чином вдається значно зменшити сумарний опір рухові. Саме таким чином забезпечується зменшення опору м'яча для гольфу. Хвильовий аеродинамічний опір виникає при близько- та надзвукових швидкостях і зумовлений утворенням ударних хвиль. Для зменшення хвильового опору застосовують стрілоподібні крила.

Потік і форма Опір форми Опір в'язкого тертя
0 % 100 %
~10 % ~90 %
~90 % ~10 %
100 % 0 %

Опір при нульовій підіймальній силі Редагувати

Ця складова опору не залежить від величини створюваної підіймальної сили та складається з профільного опору крила, опору елементів конструкції літака, які не дають внеску в підіймальну силу, і хвильового опору. Останній є істотним при русі з близько- і надзвуковою швидкістю, і спричинений утворенням ударної хвилі, яка забирає значну частку енергії руху. Хвильовий опір виникає при досягненні літаком швидкості, що відповідає критичному числу Маха, коли частина потоку, який оточує крило літака, набуває надзвукової швидкості. Критичне число тим більше, чим більший кут стріловидності крила, чим більш загострена передня кромка крила і чим воно тонше.

Сила опору спрямована проти швидкості руху, її величина пропорційна характерній площі , щільності середовища і квадрату швидкості :

Визначення характерної площі залежить від форми тіла:

  • в простому випадку (куля) — площа поперечного перерізу;
  • для крил і оперення — площа крила / оперення в плані;
  • для пропелерів і несучих гвинтів вертольотів — або площа лопатей, або площа гвинта, що ометається;
  • для довгастих тіл обертання, орієнтованих вздовж потоку (фюзеляж, оболонка дирижабля) — приведена волюметрична площа, що дорівнює V2/3, де  — об'єм тіла.
  • Потужність, необхідна для подолання даної складової сили лобового опору, пропорційна кубу швидкості.

Індуктивний опір Редагувати

Індуктивний опір (англ. lift-induced drag) — це наслідок утворення підіймальної сили на крилі скінченного розмаху. Несиметричне обтікання крила призводить до того, що потік повітря збігає з крила під кутом до набігаючого на крило потоку (т. зв. скіс потоку). Отже, під час руху крила відбувається постійне прискорення маси набігаючого повітря в напрямку, перпендикулярному напрямку польоту, і направленому вниз. Це прискорення, по-перше, супроводжується утворенням підіймальної сили, а по-друге, призводить до необхідності надавати кінетичну енергію потокові, що прискорюється. Кількість кінетичної енергії, необхідна для надання потоку швидкості, перпендикулярної напряму польоту, і визначатиме величину індуктивного опору.

На величину індуктивного опору впливає не тільки величина підіймальної сили, а і її розподіл за розмахом крила. Мінімальне значення індуктивного опору досягається при еліптичному розподілі підіймальної сили за розмахом. При проєктуванні крила цього досягають наступними методами:

  • вибором раціональної форми крила в плані;
  • застосуванням геометричної та аеродинамічної крутки;
  • установкою допоміжних поверхонь — вертикальних закінцівок крила.

Індуктивний опір прямо пропорційний квадрату підіймальної сили , і обернено пропорційний площі крила , його подовженню , щільності середовища і квадрату швидкості :

Отже, індуктивний опір вносить істотний внесок при польоті на малій швидкості (і, як наслідок, на великих кутах атаки). Він також збільшується при збільшенні ваги літака.

Сумарний опір Редагувати

Сумарний опір є сумою всіх видів сил опору:

Оскільки опір при нульовій підіймальній силі прямо пропорційний квадрату швидкості, а індуктивний  — обернено пропорційний, то вони вносять різний внесок при різних швидкостях. Зі зростанням швидкості зростає, а  — падає, і графік залежності сумарного опору від швидкості має мінімум в точці перетину кривих і , при якій обидві сили опору рівні за величиною. При цій швидкості літак має найменший опір при заданій підіймальній силі (рівній вазі), а значить найвищу аеродинамічну якість.

Потужність, необхідна для подолання сили паразитного опору, прямо пропорційна кубу швидкості, а потужність, необхідна для подолання індуктивного опору, обернено пропорційна швидкості, тому сумарна потужність також залежність від швидкості нелінійно. При деякій швидкості потужність (а отже і витрата палива) стає мінімальною — це швидкість найбільшої тривалості польоту (баражування). Швидкість, при якій досягається мінімум відношення потужності (витрат палива) до швидкості польоту, є швидкістю максимальної дальності польоту або крейсерською швидкістю.

Див. також Редагувати

Література Редагувати

Посилання Редагувати

Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри
Дата публікації:
Aerogidrodinamichnij lobovij opir opir ruhovi tila v gazi abo ridini Trayektoriyi troh ob yektiv kut zapusku 70 Distance vidstan Height visota Chornij ob yekt ne vidchuvaye zhodnogo oporu i ruhayetsya po paraboli na blakitnij ob yekt diye sila velichina yakoyi viznachayetsya zgidno iz zakonom Stoksa na zelenij ob yekt diye sila sho viznachayetsya zakonom v yazkosti Nyutona Zmist 1 Aerodinamichnij opir 2 Zagalni vidomosti 3 Opir pri nulovij pidijmalnij sili 4 Induktivnij opir 5 Sumarnij opir 6 Div takozh 7 Literatura 8 PosilannyaAerodinamichnij opir RedaguvatiAerodinami chnij o pir skladova aerodinamichnoyi sili z yakoyu gaz povitrya diye na tilo sho ruhayetsya v nomu Vinikaye vnaslidok nezvorotnogo perehodu kinetichnoyi energiyi tila v kinetichnu energiyu chastinok gazu v slidi za tilom ta v teplovu energiyu Aerodinamichnij opir odna z najvazhlivishih aerodinamichnih harakteristik litalnogo aparata sho viznachayut jogo politno tehnichni dani zokrema neobhidnu tyagu ruhovoyi ustanovki Vin zalezhit vid formi ta rozmiriv tila jogo oriyentaciyi do napryamku ruhu chi do shvidkosti nadhidnogo potoku vid shvidkosti ruhu a takozh vid vlastivostej i stanu seredovisha v yakomu ruhayetsya tilo Yaksho tilo maye ploshinu simetriyi napr litak i ruhayetsya paralelno do neyi to aerodinamichnij opir rozkladayetsya na pidijmalnu silu Y textstyle Y nbsp perpendikulyarnu do shvidkosti centra inerciyi tila ta lobovij opir O textstyle O nbsp paralelnij yij Zagalni vidomosti RedaguvatiPohodzhennya Y textstyle Y nbsp z yasuvav M Ye Zhukovskij yakij rozrobiv metodi teoretichnogo obchislennya yiyi div Aerodinamika Lobovij opir podilyayetsya na taki vidi induktivnij profilnij hvilovij Induktivnij aerodinamichnij opir zumovlyuyetsya skosom potoku cej skis viklikayetsya ruhom tila Profilnij aerodinamichnij opir skladayetsya z oporu tertya j oporu tisku opir tisku vidminnij vid nulya v razi vidrivu vid tila pogranichnogo sharu povitrya Spivvidnoshennyam cih skladovih oporu vnaslidok zmishennya polozhennya tochok poverhon vidrivu mozhna keruvati Pri pevnih umovah takim chinom vdayetsya znachno zmenshiti sumarnij opir ruhovi Same takim chinom zabezpechuyetsya zmenshennya oporu m yacha dlya golfu Hvilovij aerodinamichnij opir vinikaye pri blizko ta nadzvukovih shvidkostyah i zumovlenij utvorennyam udarnih hvil Dlya zmenshennya hvilovogo oporu zastosovuyut strilopodibni krila Potik i forma Opir formi Opir v yazkogo tertya nbsp 0 100 nbsp 10 90 nbsp 90 10 nbsp 100 0 Opir pri nulovij pidijmalnij sili RedaguvatiCya skladova oporu ne zalezhit vid velichini stvoryuvanoyi pidijmalnoyi sili ta skladayetsya z profilnogo oporu krila oporu elementiv konstrukciyi litaka yaki ne dayut vnesku v pidijmalnu silu i hvilovogo oporu Ostannij ye istotnim pri rusi z blizko i nadzvukovoyu shvidkistyu i sprichinenij utvorennyam udarnoyi hvili yaka zabiraye znachnu chastku energiyi ruhu Hvilovij opir vinikaye pri dosyagnenni litakom shvidkosti sho vidpovidaye kritichnomu chislu Maha koli chastina potoku yakij otochuye krilo litaka nabuvaye nadzvukovoyi shvidkosti Kritichne chislo M displaystyle M nbsp tim bilshe chim bilshij kut strilovidnosti krila chim bilsh zagostrena perednya kromka krila i chim vono tonshe Sila oporu X 0 textstyle X 0 nbsp spryamovana proti shvidkosti ruhu yiyi velichina proporcijna harakternij ploshi S displaystyle S nbsp shilnosti seredovisha r displaystyle rho nbsp i kvadratu shvidkosti v displaystyle v nbsp X 0 C x 0 r v 2 2 S displaystyle X 0 C x0 frac rho v 2 2 S nbsp C x 0 displaystyle C x0 nbsp bezrozmirnij aerodinamichnij koeficiyent oporu otrimuyetsya z kriteriyiv podibnosti napriklad chisel Rejnoldsa i Fruda v aerodinamici Viznachennya harakternoyi ploshi zalezhit vid formi tila v prostomu vipadku kulya plosha poperechnogo pererizu dlya kril i operennya plosha krila operennya v plani dlya propeleriv i nesuchih gvintiv vertolotiv abo plosha lopatej abo plosha gvinta sho ometayetsya dlya dovgastih til obertannya oriyentovanih vzdovzh potoku fyuzelyazh obolonka dirizhablya privedena volyumetrichna plosha sho dorivnyuye V2 3 de V displaystyle V nbsp ob yem tila Potuzhnist neobhidna dlya podolannya danoyi skladovoyi sili lobovogo oporu proporcijna kubu shvidkosti Induktivnij opir RedaguvatiInduktivnij opir angl lift induced drag ce naslidok utvorennya pidijmalnoyi sili na krili skinchennogo rozmahu Nesimetrichne obtikannya krila prizvodit do togo sho potik povitrya zbigaye z krila pid kutom do nabigayuchogo na krilo potoku t zv skis potoku Otzhe pid chas ruhu krila vidbuvayetsya postijne priskorennya masi nabigayuchogo povitrya v napryamku perpendikulyarnomu napryamku polotu i napravlenomu vniz Ce priskorennya po pershe suprovodzhuyetsya utvorennyam pidijmalnoyi sili a po druge prizvodit do neobhidnosti nadavati kinetichnu energiyu potokovi sho priskoryuyetsya Kilkist kinetichnoyi energiyi neobhidna dlya nadannya potoku shvidkosti perpendikulyarnoyi napryamu polotu i viznachatime velichinu induktivnogo oporu Na velichinu induktivnogo oporu vplivaye ne tilki velichina pidijmalnoyi sili a i yiyi rozpodil za rozmahom krila Minimalne znachennya induktivnogo oporu dosyagayetsya pri eliptichnomu rozpodili pidijmalnoyi sili za rozmahom Pri proyektuvanni krila cogo dosyagayut nastupnimi metodami viborom racionalnoyi formi krila v plani zastosuvannyam geometrichnoyi ta aerodinamichnoyi krutki ustanovkoyu dopomizhnih poverhon vertikalnih zakincivok krila Induktivnij opir X i textstyle X i nbsp pryamo proporcijnij kvadratu pidijmalnoyi sili Y textstyle Y nbsp i oberneno proporcijnij ploshi krila S textstyle S nbsp jogo podovzhennyu l displaystyle lambda nbsp shilnosti seredovisha r displaystyle rho nbsp i kvadratu shvidkosti v displaystyle v nbsp X i C x i r v 2 2 S C y 2 p l r v 2 2 S 1 p l Y 2 r v 2 2 S displaystyle X i C xi frac rho v 2 2 S frac C y 2 pi lambda frac rho v 2 2 S frac 1 pi lambda frac Y 2 frac rho v 2 2 S nbsp Otzhe induktivnij opir vnosit istotnij vnesok pri poloti na malij shvidkosti i yak naslidok na velikih kutah ataki Vin takozh zbilshuyetsya pri zbilshenni vagi litaka Sumarnij opir RedaguvatiSumarnij opir X textstyle X nbsp ye sumoyu vsih vidiv sil oporu X X 0 X i displaystyle X X 0 X i nbsp Oskilki opir pri nulovij pidijmalnij sili X 0 textstyle X 0 nbsp pryamo proporcijnij kvadratu shvidkosti a induktivnij X i textstyle X i nbsp oberneno proporcijnij to voni vnosyat riznij vnesok pri riznih shvidkostyah Zi zrostannyam shvidkosti X 0 textstyle X 0 nbsp zrostaye a X i textstyle X i nbsp padaye i grafik zalezhnosti sumarnogo oporu X textstyle X nbsp vid shvidkosti maye minimum v tochci peretinu krivih X 0 textstyle X 0 nbsp i X i textstyle X i nbsp pri yakij obidvi sili oporu rivni za velichinoyu Pri cij shvidkosti litak maye najmenshij opir pri zadanij pidijmalnij sili rivnij vazi a znachit najvishu aerodinamichnu yakist Potuzhnist neobhidna dlya podolannya sili parazitnogo oporu pryamo proporcijna kubu shvidkosti a potuzhnist neobhidna dlya podolannya induktivnogo oporu oberneno proporcijna shvidkosti tomu sumarna potuzhnist takozh zalezhnist vid shvidkosti nelinijno Pri deyakij shvidkosti potuzhnist a otzhe i vitrata paliva staye minimalnoyu ce shvidkist najbilshoyi trivalosti polotu barazhuvannya Shvidkist pri yakij dosyagayetsya minimum vidnoshennya potuzhnosti vitrat paliva do shvidkosti polotu ye shvidkistyu maksimalnoyi dalnosti polotu abo krejserskoyu shvidkistyu Div takozh RedaguvatiAerodinamichnij opir girnichih virobokLiteratura RedaguvatiUkrayinska radyanska enciklopediya u 12 t gol red M P Bazhan redkol O K Antonov ta in 2 ge vid K Golovna redakciya URE 1974 1985 nedostupne posilannya Vakulenko M O Tlumachnij slovnik iz fiziki 6644 statti M O Vakulenko O V Vakulenko K Vidavnicho poligrafichnij centr Kiyivskij universitet 2008 767 s Posilannya RedaguvatiAerodinamichnij opir Arhivovano 15 lyutogo 2022 u Wayback Machine VUE Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Aerogidrodinamichnij opir amp oldid 35916892