Почему летают машины

Кстати, вроде выходит так, что без этого движения воздуха вниз, не возникает разности давлений между низом и верхом, а только между передом и задом. Т.е. для плоского крыла нужен угол атаки для создания подъемной силы. В случае, если крыло обрубить в точке максимально высоты, то подъемная сила, если не исчезнет совсем, то сильно уменьшиться (но я думаю, что исчезнет).

АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ СИЛЫ
Вот картинка(РИС 1) так называемого ДЫМКАНАЛА(обычный способ исследования в аэродинамике, для создания видимой картины обтекания тел воздушным потоком - аэродинамического спектра.)
ГДЕ поток воздуха "направленный ВНИЗ"?

Но это ИДЕАЛЬНЫЙ случай. Как я уже писал, это верно только для бесконечного крыла. Так как нормальное крыло имеет конечную длинну, то возхникает явление ВИХРЕВОГО ЖГУТА(РИС 19), который в свою очередь создает ПАРАЗИТНУЮ, вредную силу - ИНДУКТИВНОЕ сопротивление. Именно вихревой жгут создает поток воздуха под вертолетным винтом, но там этот эффект частично используется для создания подъемной силы. У самолетов же с ним борются всеми силами -удлинением крыла, специальной формой законцовки крыльев(видели у аэробусов такие крылышки на кончиках крыльев?)так как прирост подъемной силы от В.Ж. намного меньше, чем доля создаваемого индукцией сопротивления.

Ну?

Ник

Ник, ну это же рисунок!
Кроме того, ну как кроме как через поток воздуха, объяснить возникновение подъёмной силы? Силы без опоры не бывает.

victorzv: «Для ЕД: никакой путаницы с присоединенным вихрем нет.»

Судя по тому, что Вы опять вспомнили про концевой вихрь, путаница есть. В реальности существования концевого вихря я никогда не сомневался. Мои сомнения вызывает существования присоединённого вихря как циркуляции воздуха вокруг крыла в направлении зад - перед.
Про крыло бесконечного размаха: такое крыло будет отбрасывать вниз бесконечно большую массу воздуха, скорость отбрасывания будет бесконечно малой. Возможно, Вы интерпретируете это как отсутствие отбрасывания, что не совсем верно. В математике бесконечно малая величина не равна нулю.

Valeri_>В принципе, можно предложить вообще законченный пример - вращающийся шар. Хорошо закрученный шарик в настольном теннисе на баллистику вообще внимания не обращает. Конструкция идеально симметричная, так что объяснить возникновение подьемной силы столкновением молекул с шариком будет очень тяжело. Трение -> вращение приповерхностного слоя воздуха -> разность давлений -> подьемная сила. Все.

Да, а как Вы вязкость и вообще без молекулярного взаимодействия объясните тогда? Шарик вращается, взаимодействует с молекулами, тянет за собой, те тянут другие, создается поток направленый в сторону вращения шарика->разность давлений. Но молекулы об шарик вначале.

ED>Про крыло бесконечного размаха: такое крыло будет отбрасывать вниз бесконечно большую массу воздуха, скорость отбрасывания будет бесконечно малой. Возможно, Вы интерпретируете это как отсутствие отбрасывания, что не совсем верно. В математике бесконечно малая величина не равна нулю.

Здесь еще хуже бесконечно большая массу воздуха множим на бесконечно малую скорость - это уже к теореме Лапиталя, плиз. Ответ может быть любым от 0 и до бесконечности (знак не принимаем во внимание).

Товарищам "Пихателям":

Проведём мысленный Эксперимент:
Пусть некий самолёт(даже планер - какой-нить) летит на одной, постоянной высоте - не опускаясь и не поднимаясь. Вот, мол, На него действует сила, которая возникает за счёт толчка(туалетная тема - улёт) воздуха, проходящего через крыло, вниз:
Типа F=dp/dt
Но вы забыли про другой никак не менее важный закон сохранения - ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ИМПУЛЬСА:
Типа p1 + p2 = p3 + p4 (где p1 и p3 пусть воздух - да вся атмосфэрра, а p2 и p4 - самолёт до и после взаимодействия соответственно)
Ну воздух то толкнули, а самолёт то на месте остался - несходняк!
Всё именно так и выходит: p1=0, p2=0, p3<>0, p4=0! Так что самолёту придется тормозиться об чёто(ну если тоже p4<>0 и p4=-p3) - то бишь о воздух! И, уважаемые товарищи, не говорите, что его сила тяжести тормозит - помните, что она и на воздух действует!
Дак вот: затормозился самолёт об верхние слои - и пЫхнул их вверх! Верхние слои вверх - нижние вниз - разряжение, аднака, - и воздух весь собственным давлением на место вернулся. На месте воздух остался!
А у ПРАВИЛЬНОГО крыла(не у дощечки с большим a) эти процессы протекают в области соизмеримой с его размерами(у дощечки - большой вихревой шлейф - слои обратно смешиваются).
Но, так как, разность давлений, действующих на крыло создаётся в соответствии с законом Бернулли - то нужно понять почему воздух сверху течёт быстрее. Через узкую трубу при одинаковом расходе воды она(вода) течёт быстрее(тут были картинки правильные - смотрите).

P.S. Извиняйте - если что! Просто накипело!

2 Mishka: «бесконечно большая массу воздуха множим на бесконечно малую скорость ……Ответ может быть любым от 0 и до бесконечности»

Нет не так. Бесконечно малая скорость получается именно потому, что вполне конкретная подъёмная сила, равная весу самолёта, создаётся бесконечно большой массой воздуха. Ваше «умножение» это просто обратная операция. Результатом будет вес самолёта.

То есть вопрос стоит так : почему воздух не падает? Да потому что ему некуда уже . Вся нижня часть уже занята воздухом - ун скопился на дне гравитационной ямы как вода на дне кастрюли. Собствено вес воздуха скомпенсирован его давлением - 10.5 тонн на квадратный метр. А мы его не замечаем, потому что для нас оно скомпенсировано...

ED>2 Mishka: «бесконечно большая массу воздуха множим на бесконечно малую скорость ……Ответ может быть любым от 0 и до бесконечности»

ED>Нет не так. Бесконечно малая скорость получается именно потому, что вполне конкретная подъёмная сила, равная весу самолёта, создаётся бесконечно большой массой воздуха. Ваше «умножение» это просто обратная операция. Результатом будет вес самолёта.

Ни фига не понял - чего не так? Правило Лопиталя утверждает, что произведендие бесконечно малого на бесконечно большое может дать любой результат. Теперь тоже самое другими словами - тут важно рассматривать скорость сходимости каждого из операндов. Вывод, когда играемся с бесконечно малыми/большими, то утверждения типа бесконечное крыло, точнее переход к таким утверждениям должен влечь за собой очень осторожные выводы. Это я к тому, что типа бесконечное большое количество воздуха с бесконечно малой скоростью вполне дать конечный результат. И скорее всего это и даст вес самолета.

Товарищу Колэ:

>Ну воздух то толкнули, а самолёт то на месте остался - несходняк!

А силу тяжести, действующую на самолёт, забыли? Конечно, самолёт остался на месте, в то время как Земля его очень даже притягивает, и остался именно из-за того, что воздух вниз пошёл.

Владимиру Малюху: возникновение большего давления под крылом всё-таки, конечно, связано столкновениями молекул воздуха с крылом, только не так прямолинейно, как в случае с поршнем - или наклонной плоскостью. А вот как именно - это бы интересно услышать.

Мишка предложил модель, можно попробовать учесть вязкость и упругость - но пока что выглядит довольно убедительно . Особенно за неимением других.

Mishka>Ни фига не понял - чего не так? Правило Лопиталя утверждает, что произведендие бесконечно малого на бесконечно большое может дать любой результат.

Уважаемый Миша,

Ситуация такая. Крыло создает подъемную силу. Поскольку площадь крыла - бесконечна, то и величина силы бесконечна. Получать Вы можете все, что Вам захочется. Прав Ваш Лопиталь (это он был Вашим юристом при покупке дома?). Но юмор в том, что все учебники аэродинамики в один голос утверждают - нет у бесконечного крыла скоса потока - не отбрасывает оно воздух. Вот о чем речь.

ED>Судя по тому, что Вы опять вспомнили про концевой вихрь, путаница есть. В реальности существования концевого вихря я никогда не сомневался. Мои сомнения вызывает существования присоединённого вихря как циркуляции воздуха вокруг крыла в направлении зад - перед.

Уважаемый ЕД,

О какой моей путанице Вы все время говорите?

Концевой вихрь (вихри) - реальность и главный механизм отбрасывания воздуха вниз. Без него - никак.

А присоединенный вихрь - математическая модель.

Так в чем путаница?

ED>victorzv: «Для ЕД: никакой путаницы с присоединенным вихрем нет.»

ED>Судя по тому, что Вы опять вспомнили про концевой вихрь, путаница есть. В реальности существования концевого вихря я никогда не сомневался. Мои сомнения вызывает существования присоединённого вихря как циркуляции воздуха вокруг крыла в направлении зад - перед.

И правильные сомнения, циркуляция конечно есть но не воздуха (газа в общем случае) а скорости.

ED>Про крыло бесконечного размаха: такое крыло будет отбрасывать вниз бесконечно большую массу воздуха, скорость отбрасывания будет бесконечно малой.

Ага, сферический конь в вакууие гарантировано выигрывает

avmich>Владимиру Малюху: возникновение большего давления под крылом всё-таки, конечно, связано столкновениями молекул воздуха с крылом, только не так прямолинейно, как в случае с поршнем - или наклонной плоскостью. А вот как именно - это бы интересно услышать.


Если глубоко лезть, то конечно молекулы сталкиваются с крылом, но, увы, воздух все-таки ведет себя скорее как сплошная среда, нежели чем банда отдельных молекул Говоря о стучании молекл лбами о крыло почему-то забывате что друг о друга они стучатся куда чаще.

avmich>Мишка предложил модель, можно попробовать учесть вязкость и упругость - но пока что выглядит довольно убедительно . Особенно за неимением других.

А вы все-таки приведенную книжечку почитайте Там все доступно разъяснено. Ну не цитировать же мне ее в пять экранов здесь?

[ 22-11-2002: Message edited by: Владимир Малюх ]

victorzv>Концевой вихрь (вихри) - реальность и главный механизм отбрасывания воздуха вниз. Без него - никак.


Ээээ, Витя, о чем вы? О вихре на законцовке крыла или о скосе потока на задней кромке? "Главным" в отбрасывании воздуха вниз все-таки является последний Иначе современные боинги и эрбасы просто попадали бы вниз со своими законцовками.

avmich>Владимиру Малюху: возникновение большего давления под крылом всё-таки, конечно, связано столкновениями молекул воздуха с крылом, только не так прямолинейно, как в случае с поршнем - или наклонной плоскостью. А вот как именно - это бы интересно услышать.

avmich>Мишка предложил модель, можно попробовать учесть вязкость и упругость - но пока что выглядит довольно убедительно . Особенно за неимением других.


Уважаемый авмич,
Вы - наш главный оппонент. Рад, что Вы получили поддержку в лице уважаемого Миши. Он, правда немного испорчен общением с американскими юристами, но тем хуже для нас, "бернуллистов".

По модели увеличения давления под крылом за счет перекачки воздуха с верхней поверхности. Несерьезно. Где этот насос? Что с массами воздуха над и под крылом делать будем (они, вроде, равны)?

По поводу крыла бесконечного размаха - отсылаю к учебникам. Хотя, понятно, что случай этот не типичный, но...

Миша предложил свою теорию крыла как раз бесконечного размаха. Вам она понравилась. Мне (тоже неспециалисту) - нет.
Сразу скажу - вязкость и сжимаемость (упругости у газов и жидкостей нет) учитываются в чуть более подробном анализе. Принципиально они ничего не меняют.
Мишина модель мне не нравится потому, что:
1. Не учитывается upwash, т.е. подъем воздуха на высоту профиля на носке крыла. Нарушается закон сохранения энергии. Если это учесть, импульса вниз не получается.
2. Слишком большое значение придается задней половине профиля (пологий спуск). На практике - 75% подъемной силы создается носком крыла (25% хорды).
На мелкие погрешности типа перемешивания струй воздуха и разряжения на "спинке" профиля внимания не обращаем.

МКТ конечно, наука серьезная, но пока, вроде объяснить подъемную силу не может (остались у меня смутные воспоминания о гиперзвуковых скоростях, но это - экзотика). Давайте больше о молекулах и соударениях не будем. Вы сопромат помните? Там прекрасно работает концепция сплошного твердого тела - напряжения всякие, деформации, закон Гука. А попробуйте рассмотреть балку с позиций кристаллического строения! Невозможно прочность детали определить! Даже на уровень зерен металла инженеры-механики не опускаются (этим материаловеды занимаются).

Идем дальше. Рассматривать "пихание" воздуха за счет повышенного давления под крылом, как это делает автор книги, указанной уважаемым В. Малюхом можно, но что-то противоречит этот автор сам себе (я так понял).

Подъемная сила создается в основном за счет разряжения (по сравнению с атмосферным давлением) над крылом. Вклад давления под крылом незначительный. Смотрю в книгу. Распределение давления по профилю. При малых углах атаки у профиля NACA 0010 на передних 75% хорды разряжение _ снизу_ примерно 15% (от атмосферного давления (максимум 20%), а на задних 25% хорды - избыточное давление по треугольному закону от 0 до 10%. На верхней поверхности разряжение примерно 35% от атмосферного на 90% хорды. На последних 10% хорды - избыточное давление по треугольному закону от 0 до 8%.

Неубедительно, что такая малая сила способна отталкивать воздух в эквиваленте полной подъемной силы.

А вот мощные концевые вихри объясняют все. И американский автор не возражает. Правда почему-то говорит, что их влияние снаружи от концевой хорды незначительно. Или я не так понял? Но это ж не так. Концевые вихри поднимают воздух снаружи. Умные птицы этим пользуются. И НАСА этим сейчас занимается.

В заключение (промежуточное).
Не вижу я пока аргументов в пользу отбрасывания воздуха как причины возникновения подъемной силы крыла. А вот отбрасывание как следствие возникновения подъемной силы - да, согласен.

В.М.>Ээээ, Витя, о чем вы? О вихре на законцовке крыла или о скосе потока на задней кромке? "Главным" в отбрасывании воздуха вниз все-таки является последний Иначе современные боинги и эрбасы просто попадали бы вниз со своими законцовками.

Уважаемый Владимир Малюх,

Я говорю об обоих. Скос потока создается концевыми вихрями. На участке внутри размаха крыла они отклоняют скорость потока вниз. Снаружи размаха - вверх. Если бы скос потока возникал на задней кромке, я бы с "пихателями" и разговаривать не стал - это было бы убийственным аргументом в пользу того, что отбрасывание воздуха есть следствие подъемной силы.
На практике же скос потока начинает действовать с передней кромки, как бы уменьшая угол атаки. Т.е. реальный угол атаки один, а подъемную силу считают по другому - эффективному, за вычетом скоса потока. Но это в меру моих аэродинамических "познаний".

[ 23-11-2002: Message edited by: victorzv ]

Mishka>Но молекулы об шарик вначале.

Кто-то тут не так давно пытался объяснить подьемную силу чисто кинетическим столкновением молекул с крылом и их отскоком вниз. Ежу понятно, что все в мире есть гравитационное и электромагнитное взаимодействие, только механизм подьемной силы все же другой. Всем с этим спорящим рекомендую забыть про крыло (уж больно оно сложной формы) и обсуждать именно вращающийся шарик.

Mishka>Кстати, вроде выходит так, что без этого движения воздуха вниз, не возникает разности давлений между низом и верхом, а только между передом и задом. Т.е. для плоского крыла нужен угол атаки для создания подъемной силы.

Во, человек взял, прочел книжку и все понял. Никаких премудростей


Для особо упертых попытаюсь сформулировать: подъемная сила классического крыла обусловлена разностью давлений на нижней и верхней поверхностях крыла, что достигатеся путем направления тока газа вниз за задней кромкой. Способы направления потока - ненулевой угол атаки и/или профилирование крыла.

PS: Любая реактивная сила к чему-либо да приложена

Valeri_>Кто-то тут не так давно пытался объяснить подьемную силу чисто кинетическим столкновением молекул с крылом и их отскоком вниз...

А что в этом такого? Воздух, все-таки, из молекул состоит. Так что если вы посчитаете движение всех этих 10²² молекул, то получите и подъемную силу, и сопротивление, и вязкость, и давление, и температуру. Ну если сможете, конечно.
А поскольку нормальные люди этого сделать пока не могут, то для практических расчетов применяются, вообще говоря, приблизительные науки типа термодинамики.

А по поводу центрального вопроса "есть ли отбрасывание воздуха вниз?": ЕСТЬ. Третий закон Ньютона еще вроде бы никто не опроверг. Все это, естественно, справедливо и для крыла, и для вращающегося шарика, и для вертолета, и для мухи. В общем для всего, что тяжелее воздуха и летает.

avmich, GrayCat держитесь.

Вот здесь - чисто логическое противоречие:

>Не вижу я пока аргументов в пользу отбрасывания воздуха как причины возникновения подъемной силы крыла. А вот отбрасывание как следствие возникновения подъемной силы - да, согласен.

Ещё раз: "отбрасывание как следствие возникновения подъёмной силы". Подъёмная сила действует на крыло. Отбрасывается - воздух, значит, какая-то сила действует на воздух, а не на крыло (под отбрасыванием здесь понимается изменение импульса). Это две разные силы. Пусть даже они численно равны и векторно противоположны - это разные силы, так как приложены к разным телам.

>А поскольку нормальные люди этого сделать пока не могут

Это, собственно, уточнение вопроса. Ответ на вопрос "почему машины летают" для меня звучит так: потому что отбрасывают воздух вниз. При этом опускаются многие детали того, как именно они это делают. Но результат остаётся неизменным: в итоге всё равно воздух оказывается отброшен, по третьему закону, с интегральными характеристиками согласно второму закону.

Возможно, вопрос надо поставить так: "как происходит отбрасывание воздуха у летательных машин". Тогда всё станет на свои места.