Fórmula de elevación. ¿Por qué vuelan los aviones? Leyes de la aerodinámica

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Fórmula de elevación. ¿Por qué vuelan los aviones? Leyes de la aerodinámica
Fórmula de elevación. ¿Por qué vuelan los aviones? Leyes de la aerodinámica
Anonim

Un avión es un avión que es muchas veces más pesado que el aire. Para que vuele, se necesita una combinación de varias condiciones. Es importante combinar el ángulo de ataque correcto con muchos factores diferentes.

¿Por qué vuela?

De hecho, el vuelo de una aeronave es el resultado de la acción de varias fuerzas sobre la aeronave. Las fuerzas que actúan sobre la aeronave surgen cuando las corrientes de aire se mueven hacia las alas. Se giran en un cierto ángulo. Además, siempre tienen una forma aerodinámica especial. Gracias a esto, "se levantan en el aire".

Corrientes de aire
Corrientes de aire

El proceso se ve afectado por la altitud de la aeronave y sus motores se aceleran. Al quemarse, el queroseno provoca la liberación de gas, que estalla con gran fuerza. Los motores de tornillo levantan el avión.

Acerca del carbón

Incluso en el siglo XIX, los investigadores demostraron que un ángulo de ataque adecuado es un indicador de 2 a 9 grados. Si resulta ser menos, entonces habrá poca resistencia. Al mismo tiempo, los cálculos de elevación muestran que la cifra será pequeña.

Si el ángulo resulta ser más pronunciado, entonces la resistencia serágrande, y esto convertirá las alas en velas.

Uno de los criterios más importantes en un avión es la relación entre la sustentación y la resistencia. Esta es la cualidad aerodinámica, y cuanto más grande sea, menos energía necesitará el avión para volar.

Acerca del ascensor

La fuerza de sustentación es un componente de la fuerza aerodinámica, es perpendicular al vector de movimiento de la aeronave en el flujo y ocurre debido al hecho de que el flujo alrededor del vehículo es asimétrico. La fórmula de elevación se ve así.

esta fórmula
esta fórmula

Cómo se genera la elevación

En los aviones actuales, las alas son una estructura estática. No creará sustentación por sí mismo. Es posible levantar una máquina pesada debido a la aceleración gradual para subir al avión. En este caso, las alas, que se colocan en un ángulo agudo con respecto al flujo, forman una presión diferente. Se hace más pequeña por encima de la estructura y aumenta por debajo.

Y gracias a la diferencia de presión, de hecho, hay una fuerza aerodinámica, se gana altura. ¿Qué indicadores están representados en la fórmula de la fuerza de sustentación? Se utiliza un perfil de ala asimétrico. Por el momento, el ángulo de ataque no supera los 3-5 grados. Y esto es suficiente para que los aviones modernos despeguen.

Ángulo de ataque
Ángulo de ataque

Desde la creación del primer avión, su diseño ha cambiado en gran medida. Actualmente, las alas tienen un perfil asimétrico, su chapa superior es convexa.

Las láminas inferiores de la estructura son uniformes. esta hecho parapara que el aire fluya sin obstáculos. De hecho, la fórmula de sustentación en la práctica se implementa de esta manera: las corrientes de aire superiores viajan un largo camino debido a la protuberancia de las alas en comparación con las inferiores. Y el aire detrás del plato permanece en la misma cantidad. Como resultado, el flujo de aire superior se mueve más rápido y hay un área con presión más baja.

La diferencia de presión por encima y por debajo de las alas, junto con el funcionamiento de los motores, conduce al ascenso a la altura deseada. Es importante que el ángulo de ataque sea normal. De lo contrario, el ascensor caerá.

Cuanto mayor sea la velocidad del vehículo, mayor será la fuerza de sustentación, de acuerdo con la fórmula de sustentación. Si la velocidad es igual a la masa, el avión toma una dirección horizontal. La velocidad es creada por el funcionamiento de los motores de los aviones. Y si la presión sobre el ala ha disminuido, se puede ver inmediatamente a simple vista.

Él vuela
Él vuela

Si el avión maniobra repentinamente, aparece un chorro blanco sobre el ala. Este es el condensado de vapor de agua, que se forma debido al hecho de que la presión cae.

Acerca de las probabilidades

El coeficiente de sustentación es una cantidad adimensional. Depende directamente de la forma de las alas. El ángulo de ataque también importa. Se utiliza para calcular la fuerza de elevación cuando se conocen la velocidad y la densidad del aire. La dependencia del coeficiente del ángulo de ataque se muestra claramente durante las pruebas de vuelo.

Acerca de las leyes aerodinámicas

Cuando un avión se mueve, su velocidad, otras característicaslos movimientos cambian, al igual que las características de las corrientes de aire que fluyen a su alrededor. Al mismo tiempo, los espectros de flujo también cambian. Este es un movimiento inestable.

Para entender esto mejor, se necesitan simplificaciones. Esto simplificará enormemente la salida y el valor de ingeniería seguirá siendo el mismo.

Primero, es mejor considerar el movimiento constante. Esto significa que las corrientes de aire no cambiarán con el tiempo.

es la aerodinámica
es la aerodinámica

En segundo lugar, es mejor aceptar la hipótesis de la continuidad del entorno. Es decir, no se tienen en cuenta los movimientos moleculares del aire. El aire se considera como un medio inseparable con una densidad constante.

Tercero, es mejor aceptar que el aire no es viscoso. De hecho, su viscosidad es cero y no hay fuerzas de fricción internas. Es decir, la capa límite se elimina del espectro de flujo, la resistencia no se tiene en cuenta.

El conocimiento de las principales leyes aerodinámicas te permite construir modelos matemáticos de cómo las corrientes de aire hacen volar un avión. También te permite calcular el indicador de las fuerzas principales, que dependen de cómo se distribuya la presión sobre la aeronave.

Cómo se vuela un avión

Por supuesto, para que el proceso de vuelo sea seguro y cómodo, las alas y un motor por sí solos no serán suficientes. Es importante manejar una máquina de varias toneladas. Y la precisión de rodaje durante el despegue y el aterrizaje es muy importante.

Para los pilotos, el aterrizaje se considera una caída controlada. En su proceso, hay una disminución significativa de la velocidad y, como resultado, el automóvil pierde altura. Es importante que la velocidadfue seleccionado con la mayor precisión posible para garantizar una caída suave. Esto es lo que hace que el chasis toque suavemente la tira.

Chasis liberado
Chasis liberado

Controlar un avión es fundamentalmente diferente de conducir un vehículo terrestre. Se necesita el volante para inclinar el automóvil hacia arriba y hacia abajo, para crear un balanceo. "Hacia" significa escalar y "lejos" significa sumergirse. Para cambiar de rumbo, debe presionar los pedales y luego usar el volante para corregir la pendiente. Esta maniobra en el lenguaje de los pilotos se llama "viraje" o "viraje".

Para permitir que la máquina gire y estabilice el vuelo, hay una quilla vertical en la cola de la máquina. Encima hay "alas", que son estabilizadores horizontales. Es gracias a ellos que el avión no desciende y no gana altura espontáneamente.

Los elevadores se colocan sobre los estabilizadores. Para hacer posible el control del motor, se colocaron palancas en los asientos de los pilotos. Cuando el avión despega, se mueven hacia adelante. El despegue significa empuje máximo. Es necesario para que el dispositivo gane velocidad de despegue.

Cuando una máquina pesada se asienta, las palancas se retraen. Este es el modo de empuje mínimo.

Puedes ver como antes de aterrizar, las partes traseras de las grandes alas se caen. Se llaman flaps y realizan una serie de tareas. A medida que el avión desciende, los flaps extendidos reducen la velocidad del avión. Esto le impide acelerar.

Estas son las aletas
Estas son las aletas

Si el avión está aterrizando y la velocidad no es demasiado alta,las aletas realizan la tarea de crear sustentación adicional. Entonces la altura se pierde bastante suavemente. Cuando el auto despega, las aletas ayudan a mantener el avión en el aire.

Conclusión

Por lo tanto, los aviones modernos son dirigibles reales. Son automatizados y confiables. Sus trayectorias, todo el vuelo se presta a un cálculo bastante detallado.

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