Lidmašīnas spārnu pacelšanas prezentācija. Lidmašīnas spārns ir paredzēts lifta radīšanai. Novērojumi un eksperimenti

Skalistovskas vidusskolas I-III posms

Fizikas izvēles kurss 10. klasē Pētījumu projekts par tēmu

"Pētījums par spārna aerodinamisko īpašību atkarību no tā formas".

Bahčisarai.

Pārraugs:

fizikas skolotājs Džemiļevs Remzi Nedimovičs

Darbs pabeigts: Erofejevs Sergejs

10. klases skolnieks

(Skalistovskas vispārējā izglītība

skola I - III līmenis

Bahčisarajas rajona padome

Krimas Autonomā Republika)

Tēmas atjauninājums.

Viena no galvenajām problēmām jaunu lidmašīnu projektēšanā ir optimālās spārna formas un tās parametru (ģeometrisko, aerodinamisko, stiprības u.c.) izvēle. Lidmašīnu dizaineriem nācās saskarties ar dažādiem negaidītiem efektiem, kas rodas lielā ātrumā. Līdz ar to dažkārt neparastās mūsdienu lidmašīnu spārnu formas. Spārni "noliecas" atpakaļ, piešķirot tiem bultas izskatu; vai otrādi, spārni tiek izvilkti atpakaļ.

Mūsu pētījuma objekts ir fizikas aerodinamikas sadaļa - tā ir aeromehānikas sadaļa, kas pēta gaisa un citu gāzu kustības likumus un to spēku mijiedarbību ar kustīgiem cietiem ķermeņiem.

Pētījuma priekšmets ir noteikt spārnu pacēluma lielumu noteiktā

gaisa plūsmas ātrums attiecībā pret spārnu. Viens no galvenajiem iemesliem, kas ietekmē spārna formu, ir pilnīgi atšķirīga gaisa izturēšanās lielā ātrumā.

Aerodinamika ir eksperimentāla zinātne. Pagaidām nav formulu, kas ļautu absolūti precīzi aprakstīt cieta ķermeņa mijiedarbības procesu ar pretimnākošu gaisa plūsmu. Tomēr tika novērots, ka ķermeņi ar vienādu formu (ar dažādiem lineāriem izmēriem) mijiedarbojas ar gaisa plūsmu vienādi. Tāpēc nodarbībā veiksim aerodinamisko parametru izpēti trīs veidu spārniem ar vienādu šķērsgriezumu, bet dažādas formas: taisnstūrveida, slaucītu un apgriezto, kad ap tiem plūst gaiss.

Novērojumi un eksperimenti, ko mēs veiksim, palīdzēs mums labāk izprast dažus jaunos fizisko parādību aspektus, kas tiek novēroti lidmašīnas lidojuma laikā.

Mūsu tēmas aktualitāte slēpjas aviācijas, aviācijas tehnoloģiju popularizēšanā.

Pētījumu vēsture.

Vai mēs varam sajust gaisu sev apkārt? Ja nekustamies, tad to praktiski nejūtam. Kad, piemēram, steidzamies mašīnā ar atvērtiem logiem, vējš, kas sitās sejā, atgādina atsperīgu šķidruma strūklu. Tas nozīmē, ka gaisam ir elastība un blīvums, un tas var radīt spiedienu. Mūsu tālais sencis neko nezināja par eksperimentiem, kas pierāda atmosfēras spiediena esamību, taču viņš intuitīvi saprata, ka, ļoti spēcīgi vicinot rokas, varēsi atgrūties no gaisa, kā putns. Sapnis par lidošanu ir pavadījis cilvēku tik ilgi, cik viņš atceras. Par to liecina slavenā leģenda par Ikaru. Daudzi izgudrotāji ir mēģinājuši pacelties. Dažādās valstīs un dažādos laikos bija neskaitāmi mēģinājumi iekarot gaisa elementu. Lielais itāļu mākslinieks Leonardo da Vinči izstrādāja projektu lidmašīnai, ko darbina tikai cilvēka muskuļu spēks. Taču daba neļāva cilvēkam lidot kā putnam. Bet viņa viņu apbalvoja ar inteliģenci, kas palīdzēja izgudrot par gaisu smagāku aparātu, kas spēj pacelties no zemes un pacelt ne tikai sevi, bet arī cilvēku ar slodzēm.

Kā viņam izdevās izveidot šādu mašīnu? Kas notur lidmašīnu gaisā? Atbilde ir acīmredzama - spārni. Kas notur spārnus? Lidmašīna steidzas uz priekšu, paātrina, rodas celšanas spēks. Ar pietiekamu ātrumu tas pacels mūsu lidaparātu no zemes un noturēs lidmašīnu lidojuma laikā.

Pirmos teorētiskos pētījumus un svarīgus rezultātus 19.-20.gadsimta mijā veica krievu zinātnieki N. E. Žukovskis un S. A. Čapļigins.

Nikolajs Egorovičs Žukovskis (1847-1921) - krievu zinātnieks, mūsdienu aerodinamikas pamatlicējs. Viņš gadsimta sākumā uzbūvēja vēja tuneli, izstrādāja lidmašīnas spārna teoriju. 1890. gadā Žukovskis publicēja savu pirmo darbu aviācijas jomā "Lidojuma teorijai".

Sergejs Aleksejevičs Čapļigins (1869 - 1942) Padomju zinātnieks teorētiskās mehānikas jomā, viens no mūsdienu hidroaerodinamikas pamatlicējiem. Savā darbā “On Gas Jets” viņš sniedza ātrgaitas lidojumu teoriju, kas kalpoja par teorētisko pamatu mūsdienu ātrgaitas aviācijai.

“Cilvēkam nav spārnu, un attiecībā pret viņa ķermeņa un muskuļu svaru viņš ir 72 reizes vājāks par putnu. Bet domāju, ka viņš lidos, paļaujoties nevis uz muskuļu, bet gan uz prāta spēku.

NAV. Žukovskis

Aerodinamikas pamati. Pamatjēdzieni.

Vēja tunelis ir iekārta, kas rada gaisa plūsmu, lai eksperimentāli pētītu gaisa plūsmu ap ķermeņiem.

Eksperimenti vēja tunelī tiek veikti, pamatojoties uz kustības atgriezeniskuma principu - ķermeņa kustību gaisā var aizstāt

gāzes kustība attiecībā pret nekustīgu ķermeni.

Lidmašīnas spārns ir vissvarīgākā gaisa kuģa daļa, pacelšanas avots, kas ļauj lidot ar lidmašīnu. Dažādām lidmašīnām ir dažādi spārni, kas atšķiras pēc izmēra, formas, novietojuma attiecībā pret fizelāžu.

Spārnu plētums ir attālums starp spārna galiem taisnā līnijā.

Spārna zona S- ir apgabals, ko ierobežo spārna kontūras. Izvilktā spārna laukums tiek aprēķināts kā divu trapecveida formu laukums.

S = 2 · · = bav · ɭ [m2] (1)

Kopējais aerodinamiskais spēks ir spēks R, ar kuru pretimbraucošais

gaisa plūsma iedarbojas uz cietu ķermeni. Izvēršot šo spēku vertikālās Fy un horizontālās Fx komponentēs (1. att.), iegūstam attiecīgi spārna pacelšanas spēku un tā pretestības spēku.

Eksperimenta apraksts.

Lai palielinātu demonstrējumu skaidrību un notiekošo eksperimentu kvantitatīvo analīzi, izmantosim mērierīci - spārnu pacēluma skaitliskās vērtības noteikšanai. Mērīšanas ierīce sastāv no metāla rāmja, uz kura ir piestiprināta bultiņa ar nevienlīdzīgu sviru. Virzot gaisa plūsmu uz spārna modeli, notiek sviras līdzsvars, bultiņa pārvietojas pa skalu, norādot spārna novirzes leņķi no horizontāles.

Spārnu modeļi ir izgatavoti no 140 ͯ 50 mm putām. Mūsdienu lidmašīnu spārni var būt taisnstūrveida, slaucīti, apgriezti spārni.

Spārna pacēluma lieluma mērīšanas modelis ietver šādus galvenos blokus (4. att.):

vēja tunelis;

Mērīšanas ierīce;

Stacionāra platforma, uz kuras ir nostiprinātas iepriekš minētās ierīces.

Eksperimenta veikšana.

Modelis darbojas šādi:

Eksperimentam spārnu modelis ir piestiprināts pie sviras un iestatīts 20-25 cm attālumā no vēja tuneļa. Virziet gaisa plūsmu uz modeļa spārnu un vērojiet, kā tas paceļas. Mainiet spārna formu. Mēs atkal līdzsvarojam sviru, lai modelis ieņemtu sākotnējo stāvokli, un nosakām pacelšanas apjomu ar tādu pašu gaisa plūsmas ātrumu.

Ja plāksne ir uzstādīta pa plūsmu (uzbrukuma leņķis ir nulle), tad plūsma būs simetriska. Šajā gadījumā plāksne nenovirza gaisa plūsmu, un pacelšanas spēks Y ir nulle. Pretestība X ir minimāla, bet ne nulle. To veidos gaisa molekulu berzes spēki uz plāksnes virsmas. Kopējais aerodinamiskais spēks R ir minimāls un sakrīt ar pretestības spēku X.

Pakāpeniski palielinoties uzbrukuma leņķim un palielinoties plūsmas slīpumam, pacelšanas spēks palielinās. Acīmredzot pieaug arī pretestība. Šeit jāatzīmē, ka pie zemiem uzbrukuma leņķiem pacēlājs aug daudz ātrāk nekā vilkšana.

Taisnstūrveida spārns.

• Spārna masa m ≈ 0,01 kg;
• spārnu novirzes leņķis α = 130, g ≈ 9,8 N/kg.

Spārna zona S= 0,1 0,027 = 0,0027 m2

Spārna celšanas spēks Ru = = 0,438 N

Frontālā pretestība Rх = = 0,101 N

K = Fu / Fx = 0,438 / 0,101 \u003d 4,34

Jo augstāka ir spārna aerodinamiskā kvalitāte, jo tas ir perfektāks.

• Palielinoties uzbrukuma leņķim, gaisa plūsmai kļūst grūtāk plūst ap plāksni. Pacelšanas spēks, lai gan tas turpina pieaugt, bet lēnāk nekā iepriekš. Taču pretestība aug arvien straujāk, pamazām apsteidzot pacēluma pieaugumu. Tā rezultātā kopējais aerodinamiskais spēks R sāk novirzīties atpakaļ. Attēls krasi mainās.

Gaisa plūsmas nespēj vienmērīgi plūst ap plāksnes augšējo virsmu. Aiz plāksnes veidojas spēcīgs virpulis. Strauji paceliet kritienus un palielinās pretestība. Šo fenomenu aerodinamikā sauc par STALL. "Noplūkts" spārns pārstāj būt spārns. Tas pārstāj lidot un sāk krist.

Mūsu eksperimentā jau pie spārna novirzes leņķa α = 600 un vairāk spārns ir apstājies, tas nelido, g ≈ 9,8 N/kg

Spārna pacelšana Ry = = 0,113 N

Frontālā pretestība Rх = = 0,196 N

Spārna aerodinamiskā kvalitāte K = 0,113/0,196 = 0,58

Bultas spārns.

Spārna masa m ≈ 0,01 kg;

spārnu novirzes leņķis α = 200, g ≈ 9,8 N/kg

Spārna zona S= 0,028 m2

Spārna celšanas spēks Ru = = 0,287 N

Frontālā pretestība R x \u003d \u003d 0,104 N

Spārna aerodinamiskā kvalitāte

K = Fu / Fx = 0,287 / 0,104 \u003d 2,76

Spārns ar pretējo slaucīšanu.

Spārna masa m ≈ 0,01 kg;

spārnu novirzes leņķis α = 150, g ≈ 9,8 N/kg

Spārna zona S= 0,00265 m2

Spārna pacelšanas spēks Ru = = 0,380 N

Frontālā pretestība Rx \u003d \u003d 0,102 N

Spārna aerodinamiskā kvalitāte

K = Fu / Fx = 0,171 / 0,119 \u003d 3,73

Eksperimenta analīze

Analizējot eksperimentu un iegūtos rezultātus, mēs balstījāmies uz tēzi, ka jo augstāka ir spārna aerodinamiskā kvalitāte, jo tas ir labāks.

Pirmajā mūsu eksperimenta gadījumā labākie spārni bija taisnstūrveida spārns un aizmugures spārns. Taisnā spārna galvenā priekšrocība ir tā augstais pacelšanas koeficients K = 4,34. Slaucītam spārnam pacēluma koeficients ir K = 2,76, un attiecīgi apgrieztā spārna pacēluma koeficients ir vienāds ar K = 3,73. Tāpēc izrādījās, ka vislabākais spārns izrādījās taisnstūrveida spārns un aizmugures spārns.

Viņi atkārtoja savu pieredzi ar lielāku gaisa plūsmas spēku: šajā gadījumā taisnā spārna un apgrieztā spārna aerodinamiskās īpašības diezgan strauji samazinājās par K = 2,76 un K = 1,48, bet nedaudz mainījās spārna aerodinamiskā kvalitāte. K = 2,25.

Analizējot iegūtos rezultātus par noslaucītu spārnu, novērojām, ka, palielinoties gaisa plūsmas ātrumam, spārna pretestība palielinās diezgan lēni, saglabājot pacēluma koeficientu gandrīz nemainīgu.

Šajā rakstā mēs pētījām spārnu pacelšanas spēka atkarību tikai no tā plāna formas. Reālā lidojumā spārna pacelšanas spēks ir atkarīgs arī no tā laukuma, profila, kā arī no trieciena leņķa, ātruma un plūsmas blīvuma, kā arī no vairākiem citiem faktoriem.

Lai eksperiments būtu tīrs, ir jāievēro šādi nosacījumi.

• gaisa plūsma tika uzturēta nemainīga;
• spārna ass un vēja tuneļa ass sakrita.
• attālums no caurules gala līdz spārnu stiprinājuma vietai vienmēr bija vienāds;

• P.S. Kudrjavcevs. UN ES. Konfederāti. Fizikas un tehnikas vēsture. Mācību grāmata pedagoģisko institūtu studentiem. RSFSR Izglītības ministrijas Valsts izglītības un pedagoģijas izdevniecība. Maskava 1960
• Fizika. Es pazīstu pasauli. Bērnu enciklopēdija. Maskava. AST. 2000. gads
• V.B. Baidakovs, A.S. Klumovs. Lidmašīnu aerodinamika un lidojuma dinamika. Maskava. "Inženierzinātnes", 1979
• Lielā padomju enciklopēdija. 13. Trešais izdevums. Maskava. "Padomju enciklopēdija", 1978

Vecums: 14 gadi

Studiju vieta: MBOU LAP №135

Pilsēta, reģions: Samara, 63

Vadītāja: Samsonova Natālija Jurievna, fizikas skolotāja

Vēstures izpētes darbs "Papīra lidmašīna - bērnu prieki un zinātniski pētījumi"

Ievads____________________________________________________________ 2

Mērķi un uzdevumi _________________________________________________________3-4

Galvenā daļa ________________________________________________________5-12

Lidmašīnas spārna pacelšanas spēks _______________________________________________________ 5-8

Lidmašīnu attīstības vēsture ___________________________________________________________9-10

Faktori, kas ietekmē gaisa kuģa spārna pacelšanas spēku _____________________________ 10

Faktori, kas ietekmē lidojuma diapazonu __________________________________________________ 10

Lidojuma laiku ietekmējošie faktori _____________________________________________________10

Novērojumi un eksperimenti _________________________________________________________________ 10.-12

Metodika_______________________________________________________________________________________12

Secinājums _____________________________________________________________13

Bibliogrāfija_______________________________________________________ 14

Ievads

Cilvēki jau sen ir sapņojuši par lidošanu. Izveidojiet spārnus kā putniem, kukaiņiem, sikspārņiem. Cik dažādas dzīvas radības tiek nēsātas gaisā, bet cilvēks nevar!

Drosmīgi izgudrotāji mēģināja izgatavot spārnus cilvēkiem. Bet neviens nevarēja lidot uz tādiem spārniem. Vīrietim nepietika spēka pacelties gaisā. Labākajā gadījumā izgudrotājiem izdevās droši piezemēties uz zemes, slīdot uz spārniem no kalna vai augsta torņa. Tas neprasīja spēku.

Ikreiz, kad redzu lidmašīnu – sudraba putnu, kas paceļas debesīs, es apbrīnoju spēku, ar kādu tas viegli pārvar zemes gravitāciju un ara debesu okeānu, un uzdodu sev jautājumus:

• Kā jākonstruē lidmašīnas spārns, lai tas izturētu lielu kravu?
• Kādai jābūt optimālajai spārna formai, kas griež gaisu?
• Kādas vēja īpašības palīdz lidmašīnai tās lidojumā?
• Kādu ātrumu lidmašīna var sasniegt?

Cilvēks vienmēr ir sapņojis pacelties debesīs “kā putns” un kopš seniem laikiem centies savu sapni īstenot. 20. gadsimtā aviācija sāka attīstīties tik strauji, ka cilvēce nespēja izglābt daudzus šīs sarežģītās tehnoloģijas oriģinālus. Bet daudzi paraugi ir saglabāti muzejos samazinātu modeļu veidā, sniedzot gandrīz pilnīgu priekšstatu par īstām mašīnām.

Šo tēmu izvēlējos, jo tā palīdz dzīvē ne tikai attīstīt loģisko tehnisko domāšanu, bet arī pievienoties praktiskajām iemaņām darbā ar papīru, materiālzinātnēm, lidaparātu projektēšanas un konstruēšanas tehnoloģijām. Un pats galvenais ir sava lidmašīnas izveide.

Mēs izvirzījām priekšā hipotēze - var pieņemt, ka lidmašīnas lidojuma īpašības ir atkarīgas no tā formas.

Mēs izmantojām šādas izpētes metodes:

• Zinātniskās literatūras apguve;
• Informācijas iegūšana internetā;
• Tieša novērošana, eksperimentēšana;
• Lidmašīnu eksperimentālo pilotmodeļu izveide;

Mērķis un uzdevumi

Mērķis: Dizaina gaisa kuģis ar šādiem raksturlielumiem: maksimālais attālums un lidojuma ilgums.

Uzdevumi:

Analizēt informāciju, kas iegūta no primārajiem avotiem;

Pētīt senās austrumu mākslas aerogami elementus;

Iepazīties ar aerodinamikas pamatiem, lidaparātu projektēšanas tehnoloģiju no papīra;

Pārbaudi konstruētos modeļus;

Attīstīt prasmes pareizai, efektīvai modeļu palaišanai;

Sava pētījuma pamatā es ņēmu vienu no japāņu origami mākslas jomām - aerogami(no japāņu “gami” — papīrs un latīņu valodas “aero” — gaiss).

Aerodinamika (no grieķu vārdiem aer — gaiss un dinamis — spēks) ir zinātne par spēkiem, kas rodas no ķermeņu kustības gaisā. Gaiss savu fizisko īpašību dēļ pretojas cieto ķermeņu kustībai tajā. Tajā pašā laikā starp ķermeņiem un gaisu rodas mijiedarbības spēki, kurus pēta aerodinamika.

Aerodinamika ir mūsdienu aviācijas teorētiskais pamats. Jebkurš gaisa kuģis lido, ievērojot aerodinamikas likumus. Tāpēc lidmašīnas konstruktoram zināšanas par aerodinamikas pamatlikumiem ir ne tikai noderīgas, bet vienkārši nepieciešamas. Pētot aerodinamikas likumus, veicu virkni novērojumu un eksperimentu: "Lidmašīnas formas izvēle", "Spārna veidošanas principi", "Pūtiens" u.c.

Dizains.

Papīra lidmašīnu salocīt nav tik vienkārši, kā šķiet. Rīcībām jābūt pārliecinātām un precīzām, krokām - ideāli taisnām un pareizajās vietās. Vienkāršs dizains ir piedodošs, savukārt sarežģītos projektos daži nepilnīgi leņķi var novest montāžas procesu strupceļā. Turklāt ir gadījumi, kad locījumam jābūt apzināti ne pārāk precīzam.

Piemēram, ja vienā no pēdējām darbībām ir nepieciešams salocīt biezu sviestmaižu struktūru uz pusēm, locījums nedarbosies, ja vien jūs neveicat biezuma korekciju pašā locījuma sākumā. Šādas lietas nav aprakstītas diagrammās, tās nāk ar pieredzi. Un modeļa simetrija un precīzs svara sadalījums nosaka, cik labi tas lidos.

Galvenais punkts "papīra aviācijā" ir smaguma centra atrašanās vieta. Veidojot dažādus dizainus, ierosinu padarīt lidmašīnas degunu smagāku, tajā ieliekot vairāk papīra, veidot pilnvērtīgus spārnus, stabilizatorus, ķīli. Tad papīra lidmašīnu var vadīt kā īstu.

Piemēram, eksperimentējot atklāju, ka ātrumu un lidojuma trajektoriju var regulēt, saliecot spārnu aizmuguri kā īstus atlokus, nedaudz pagriežot papīra ķīli. Šāda kontrole ir "papīra aerobātikas" pamatā.

Gaisa kuģu konstrukcijas ievērojami atšķiras atkarībā no to konstrukcijas mērķa. Piemēram, tālsatiksmes lidojumiem paredzētās lidmašīnas pēc formas atgādina šautriņu – tās ir tikpat šauras, garas, stingras, ar izteiktu smaguma centra nobīdi deguna virzienā. Lidmašīnas garākajiem lidojumiem nav stingras, taču tām ir liels spārnu plētums un tās ir labi līdzsvarotas. Līdzsvarošana ir ārkārtīgi svarīga uz ielas palaistām lidmašīnām. Viņiem jāsaglabā pareizā pozīcija, neskatoties uz destabilizējošajām gaisa svārstībām. Iekštelpās palaistajām lidmašīnām smaguma centrs ir novietots uz leju. Šādi modeļi lido ātrāk un stabilāk, tos ir vieglāk palaist.

Pārbaudes

Lai sasniegtu augstus rezultātus startā, nepieciešams apgūt pareizu metienu tehniku.

• Lai lidmašīnu nosūtītu uz maksimālo attālumu, jums tā ir jāmet uz priekšu un uz augšu 45 grādu leņķī, cik vien iespējams.
• Lidojuma laika sacensībās jāmet lidmašīna maksimāli augstumā, lai tā ilgāk slīd lejā.

Palaišana brīvā dabā papildus papildu problēmām (vējš) rada papildu priekšrocības. Izmantojot augšupvērsto gaisa plūsmu, jūs varat likt lidmašīnai lidot neticami tālu un ilgi. Spēcīgu augšupplūsmu var atrast, piemēram, pie lielas daudzstāvu ēkas: atsitoties pret sienu, vējš maina virzienu uz vertikāli. Draudzīgāku gaisa spilvenu var atrast saulainā dienā autostāvvietā. Tumšais asfalts kļūst ļoti karsts, un virs tā vienmērīgi paceļas karstais gaiss.

Galvenā daļa.

1.1 Lidmašīnas spārnu pacelšana.

Ko kustīgās straumes nesanāk - tās pat stumj kopā kuģus. Vai ir iespējams izmantot to spēku, lai paceltu ķermeņus? Autobraucēji zina, ka lielā ātrumā mašīnas priekšpuse var pacelties no ceļa, it kā pacelties. Viņi pat uzlika pretspārnus, lai tas nenotiktu. No kurienes nāk pacelšanas spēks?

Šeit mēs nevaram iztikt bez tādas lietas kā spārns. Vienkāršākais spārns, iespējams, ir pūķis (216. att.). Kā viņš lido? Atgādinām, ka mēs velkam pūķi aiz virves, radot vēju, kas skrien pa tā plakni jeb spārnu. Apzīmēsim spārna AB plakni, virves spriegumu Q, pūķa pašsvaru P, šo spēku rezultantu R, 1

ABwind, kas skrien pa pūķa plakni, atstarojoties no tā, rada celšanas spēku R, kuram, lai pūķis nekristu, jābūt vienādam ar R un vēlams vairāk, lai pūķis paceltos uz augšu. Vai jums liekas, ka lidošanā viss nav tik vienkārši? Pat grūtāk nekā ar pūķi, situācija ir ar lidmašīnas spārna celšanas spēku.

Lidmašīnas spārna sekcija ir parādīta attēlā. 217 a. Prakse ir parādījusi, ka, lai veiktu pacelšanu, lidmašīnas spārns jānovieto tā, lai starp tā apakšējo līniju un lidojuma virzienu būtu noteikts leņķis a - uzbrukuma leņķis. Šo leņķi maina lifta darbība.

Horizontālā lidojuma laikā leņķis a nepārsniedz 1-1,5 °, nolaižoties - apmēram 15 °. Izrādās, ka šāda uzbrukuma leņķa klātbūtnē gaisa plūsmas ātrums ap spārnu no augšas būs lielāks par plūsmas ātrumu ^/^ ap spārna apakšējo virsmu. Uz att. 217, un šī ātrumu atšķirība ir iezīmēta ar atšķirīgu plūsmas līnijas blīvumu.

Rīsi. 217. Kā rodas spārna celšanas spēks (a) un spēki, kas iedarbojas uz gaisa kuģi (b)

Bet, kā jau zināms, tajā plūsmas vietā, kur ātrums ir lielāks, spiediens ir mazāks un otrādi. Tāpēc, lidmašīnai pārvietojoties gaisā, virs spārna augšējās virsmas būs samazināts spiediens, bet virs apakšējās - paaugstināts spiediens. Šī spiediena starpība izraisa augšupejošu spēku R, kas iedarbojas uz spārnu.

Šī spēka vertikālā sastāvdaļa - spēks F ir celšanas spēks, kas vērsts pret ķermeņa svaru P. Ja šis spēks ir lielāks par gaisa kuģa svaru, pēdējais pacelsies uz augšu. Otra sastāvdaļa Q ir frontālā pretestība, to pārvar dzenskrūves vilce.

Uz att. 217, b parāda spēkus, kas iedarbojas uz gaisa kuģi horizontālā vienveidīgā lidojuma laikā: F, - pacelšanas spēks, P - lidmašīnas svars, F., - pretestība un F - propellera vilce.

Lielu ieguldījumu spārna teorijas un pat aerodinamiskās teorijas attīstībā kopumā sniedza krievu zinātnieks, profesors N. E. Žukovskis (1847-1921). Jau pirms cilvēku lidojumiem Žukovskis teica interesantus vārdus: “Cilvēkam nav spārnu, un attiecībā pret viņa ķermeņa svaru pret muskuļu svaru viņš ir 72 reizes (!) vājāks par putnu. Bet es domāju, ka viņš lidos, paļaujoties nevis uz muskuļu, bet gan uz prāta spēku.

Rīsi. 218. Spārnu forma M izteiksmē< 1 и М > 1

Aviācija jau sen ir šķērsojusi skaņas barjeru, ko mēra ar tā saukto Maha skaitli – M. Zemskaņas ātrumā M.< 1, при звуковой М = 1, при сверхзвуковой М >1. Un spārna forma ir mainījusies - tas ir kļuvis plānāks un asāks. Mainījusies arī spārnu forma. Zemskaņas spārni ir taisnstūrveida, trapecveida vai eliptiski. Transoniskie un virsskaņas spārni ir spārni, deltveida (kā grieķu burts "delta") vai trīsstūrveida (218. att.). Fakts ir tāds, ka gaisa kuģim pārvietojoties ar gandrīz un virsskaņas ātrumu, rodas tā sauktie triecienviļņi, kas saistīti ar gaisa elastību un skaņas izplatīšanās ātrumu tajā. Lai mazinātu šo kaitīgo parādību, tiek izmantoti asākas formas spārni. Gaisa plūsmas modelis ap zemskaņas un virsskaņas spārniem ir parādīts attēlā. 219, kur var redzēt atšķirību to mijiedarbībā ar gaisu.

Un virsskaņas lidmašīnas, kas aprīkotas ar šādiem spārniem, ir parādītas attēlā. 220.

Rīsi. 219. Gaisa plūsmas modelis ap zemskaņas un virsskaņas spārniem

Rīsi. 220. Virsskaņas bumbvedējs (a) un iznīcinātāji (b)

Lidaparātus ar ātrumu M > 6 sauc par hiperskaņas. Viņu spārni ir uzbūvēti tā, ka triecienviļņi no plūsmas ap fizelāžu un spārnu, šķiet, izslēdz viens otru. Tāpēc šādu lidaparātu spārnu forma ir sarežģīta, tā sauktā W vai M veida (221. att.).

Rīsi. 221.Hiperskaņas lidmašīna

Rīsi. 222. Gaisa kuģu evolūcija

Lidmašīnu attīstības vēsture

Īsi par cilvēku lidojumu vēsturi un lidaparātu evolūciju (222. att.).

1882. gadā krievu virsnieks A.F.Možaiskis uzbūvēja lidmašīnu ar tvaika dzinēju, kura lielā svara dēļ nevarēja pacelties. Dažus gadus vēlāk vācu inženieris Lilientāls veica planēšanas lidojumu sēriju uz paša uzbūvētā balansējošā planiera, kuru vadīja, pārvietojot pilota ķermeņa smaguma centru. Vienā no šiem lidojumiem planieris zaudēja stabilitāti, un Lilientāls gāja bojā. 1901. gadā amerikāņu mehāniķi, brāļi Raiti, uzbūvēja planieri no bambusa un lina un veica vairākus veiksmīgus lidojumus ar to. Planieris tika palaists no lēzena kalna nogāzes, izmantojot primitīvu katapultu, kas sastāvēja no neliela baļķu torņa un virves ar kravu. Vasarā brāļi mācījās lidot, bet pārējo laiku strādāja savā velosipēdu darbnīcā, krājot naudu, lai turpinātu eksperimentus. 1902.-1903. gada ziemā viņi izgatavoja benzīna iekšdedzes dzinēju, uzstādīja to savam planierim un 1903. gada 17. decembrī veica pirmos lidojumus, no kuriem garākais, lai arī ilga tikai 59 sekundes, tomēr parādīja, ka lidmašīna spēja pacelties un palikt gaisā.

Uzlabojuši lidmašīnu un apguvuši dažas lidošanas prasmes, brāļi Raiti 1906. gadā publiskoja savu izgudrojumu. No šī brīža sākās strauja aviācijas attīstība daudzās pasaules valstīs. Pēc 3 gadiem franču inženieris Blériot ar sava dizaina lidmašīnu pārlidoja Lamanšu, pierādot šīs mašīnas spēju lidot virs jūras. Nepilnus 20 gadus vēlāk no Amerikas uz Eiropu pāri Atlantijas okeānam lidoja vienvietīga lidmašīna, bet pēc 10 gadiem, 1937. gada vasarā, ar A. N. lidmašīnu trīs padomju piloti - V. P. Čkalovs, G. F. Baidukovs un A. V. Beļakovs. Tupolev ANT-25 lidoja no Maskavas uz Ameriku caur Ziemeļpolu. Dažas dienas vēlāk M. M. Gromovs, A. B. Jumaševs un S. A. Daņiļins, lidojot pa to pašu maršrutu, uzstādīja pasaules rekordu taisnā lidojuma distancē, veicot 10 300 km bez nosēšanās.

Līdz ar diapazonu pieauga gaisa kuģu kravnesība, augstums un ātrums. Krievijā tika uzbūvēta pirmā supersmagā lidmašīna "Iļja Muromets". Šis četru dzinēju gigants bija tik pārāks par visām tā laika mašīnām, ka ilgu laiku ārzemēs nevarēja noticēt šādas lidmašīnas esamībai. 1913. gadā Iļja Muromets laboja pasaules rekordus diapazonā, augstumā un kravnesībā.

Ja brāļu Raitu lidmašīnas ātrums bija aptuveni 50 km/h, tad mūsdienu lidmašīnas lido vairākas reizes ātrāk par skaņu. Un raķetes lido vēl ātrāk. Piemēram, nesējraķetei, kas orbītā palaida pirmo mākslīgo Zemes pavadoni, bija М>28.

1.2. Faktori, kas ietekmē gaisa kuģa spārna pacelšanas spēku.

1) gaisa ātrums

2) spārnu forma

3) vidēja blīvuma

1.3. Faktori, kas ietekmē lidojuma diapazonu.

1) gaisa kuģa svars

2) spārnu forma

1.4 Lidojuma laiku ietekmējošie faktori.

1) liela augstuma strūklas straume;

2) sānvējš, pretvējš, sānu vējš;

3) spārnu forma

1.5 Novērojumi un eksperimenti.

Novērojumi

Lidmašīnas formas izvēle.

Pieredze #1

Secinājums:

Racionalizētā forma palīdz noturēt lidmašīnu gaisā. Slīdot uz priekšu, tas rada pacēlumu. Lidmašīna pacelsies, līdz izsīks spēks, ar kādu es palaižu tās gaisu. Un vienkāršai papīra lapai ir pārāk liela atbalsta virsma, kas neveicina pareizu lidojumu.

Spārnu principi.

Aprīkojums:

• Papīrs;
• Divas grāmatas.

Pieredze Nr.2

Pēkšņa vēja brāzma:

Pieredze Nr.3

Aprīkojums:

• Papīrs;
• Divas grāmatas.

Pieredze Nr.4

dvesma.

Aprīkojums:

• Divas papīra strēmeles

Secinājums:

Gaiss ātrāk slīd pāri spārna augšējai, izliektajai daļai, kurai ir augstāka priekšējā mala nekā aizmugurējai (tas palīdz gaisam noslīdēt no spārna). Tāpēc gaisa spiediens zem spārna ir lielāks, tāpēc tas spiež spārnu uz augšu. Spārnu atbalstošo spēku izraisa spiediena starpība. To sauc par liftu. Gaisa plūsmu uz spārna var novirzīt uz leju, izmantojot atlokus vai eleronus. Tie ļauj lidmašīnai pacelties gaisā, veikt pagriezienus un lidot nelielā augstumā pat ar mazu ātrumu.

1.6. Metodoloģija

Es nolēmu veikt eksperimentu, kas pierādītu lidojuma laika un diapazona atkarību no spārna formas. Izgatavoju 5 papīra lidmašīnu modeļus. Esmu vairākas reizes palaidis vienas masas lidmašīnas ar tādu pašu spēku. Pēc visu modeļu palaišanas es ierakstīju tabulā noskrējienu rezultātus un vidējo aritmētisko rezultātu. Pamatojoties uz vidējo aritmētisko, atradu uzvarētājus lidojuma diapazona un laika ziņā (modelis Nr. 2 un modelis Nr. 5) Lidojuma laiks un diapazons ir atšķirīgs visiem modeļiem => lidojuma diapazons un laiks ir atkarīgs no formas no spārna.

Secinājums

Testa rezultātu analīze:

Modeļu novērtēšanai nolēmu izmantot 5

Bumbu sistēma:

Pamatojoties uz tabulu, es atradu labāko variantu papīra lidmašīnām: modelis Nr.4. Modelis #2 ir piemērots liela attāluma sacensībām, savukārt modelim #3 ir garāks lidojuma laiks.

Eksperimentu laikā man neizdevās precīzi izmērīt katras lidmašīnas attālumu un lidojuma laiku, palaist lidmašīnu ar vienu spēku, izdevās aptuveni izmērīt katras lidmašīnas lidojuma laiku un attālumu.

Pateicoties šai pieredzei un informācijai no interneta, es varēju sastādīt tabulu ar lidmašīnu spārnu šķērsgriezuma formām un to mērķi:

Izmantotās literatūras saraksts

1) Antonovs O.K., Patons B.I. Planieri, lidmašīnas. Zinātnes. Dumka, 1990. - 503 lpp.

2) Lielā eksperimentu grāmata skolēniem / red. Antonella Meyani. - M.: CJSC "ROSMEN-PRESS", 2007. - 260 lpp. http://www.ozon.ru/context/detail/id/121580/

3) Mikortumovs E.B., Lebedinskis M.S. lidmašīnu modelēšana; Rakstu īssavilkums. Rokasgrāmata gaisa kuģu modelēšanas pulciņu vadītājiem. - M. Učpedgizs, 1960. - 144 lpp.

4) Nikulin A.P. Labāko papīra modeļu kolekcija (origami). Papīra locīšanas māksla. - M.: Terra - Grāmatu klubs, 2005, 68 lpp.

5) Sviščevs G.P.. Belovs A.F. Aviācija: enciklopēdija. - M.: "Lielā krievu enciklopēdija", 194. - 756 lpp. Sukharevskaya O.N. Origami pašiem mazākajiem. - M.: Iris Press, 2008. - 140 lpp.

6) Apbrīnojamā fizika – par ko klusēja N.V.Gūlijas mācību grāmatas

Noklikšķinot uz pogas "Lejupielādēt arhīvu", jūs bez maksas lejupielādēsit nepieciešamo failu.
Pirms šī faila lejupielādes atcerieties tās labās esejas, kontroles, kursa darbus, tēzes, rakstus un citus dokumentus, kas jūsu datorā nav pieprasīti. Tas ir jūsu darbs, tam vajadzētu piedalīties sabiedrības attīstībā un dot labumu cilvēkiem. Atrodiet šos darbus un nosūtiet tos zināšanu bāzei.
Mēs un visi studenti, maģistranti, jaunie zinātnieki, kuri izmanto zināšanu bāzi savās studijās un darbā, būsim jums ļoti pateicīgi.

Lai lejupielādētu arhīvu ar dokumentu, ievadiet piecciparu skaitli zemāk esošajā laukā un noklikšķiniet uz pogas "Lejupielādēt arhīvu"

Līdzīgi dokumenti

Zemskaņas pasažieru lidmašīnas polu aprēķins un uzbūve. Spārna un fizelāžas minimālā un maksimālā pretestības koeficienta noteikšana. Kopsavilkums par kaitīgām gaisa kuģu pretestībām. Polāru un pacēluma koeficienta līknes konstruēšana.

kursa darbs, pievienots 03.01.2015


Lidmašīnas konstrukcijas un aerodinamiskās īpašības. Tu-154 spārna profila aerodinamiskie spēki. Lidojuma masas ietekme uz lidojuma īpašībām. Lidmašīnas pacelšanās un nolaišanās. Momentu noteikšana no gāzes dinamiskām stūrēm.

kursa darbs, pievienots 12.01.2013


Gaisa plūsma ap ķermeni. Lidmašīnas spārns, ģeometriskie raksturlielumi, vidējā aerodinamiskā horda, pretestība, pacēluma un pretestības attiecība. Lidmašīna polāra. Spārna spiediena centrs un tā stāvokļa maiņa atkarībā no uzbrukuma leņķa.

kursa darbs, pievienots 23.09.2013


Lidmašīnu pacelšanās un nosēšanās raksturlielumu izpēte: spārnu izmēru un slīpuma leņķu noteikšana; kritiskā Maha skaitļa, aerodinamiskā pretestības koeficienta, celšanas spēka aprēķins. Pacelšanās un nosēšanās polāru izbūve.

kursa darbs, pievienots 24.10.2012


Transporta gaisa kuģa lielas malu attiecības spārna stiprības aprēķins: spārna ģeometrisko parametru un svara datu noteikšana. Šķērsspēku un momentu diagrammas konstruēšana visā spārna garumā. Spārna šķērsgriezuma projektēšana un verifikācijas aprēķins.

kursa darbs, pievienots 14.06.2010


Lidmašīnas Yak-40 lidojuma raksturojums iekraušanas korpusam. Spārna spēka elementu ģeometriskie raksturlielumi. Sarežģīta spārna pārveidošana taisnstūrveida spārnā. Slodzes spēku un slodžu aprēķins. Spriegumu noteikšana spārnu sekcijās.

kursa darbs, pievienots 23.04.2012


Gaisa kuģa ar taisnstūrveida spārnu parametri. Slīpuma leņķu noteikšana spārna centrālajā un gala daļā, ar virpuļsistēmas U veida modeli. Maksimālā spiediena krituma aprēķins uz spārna ādu, iedarbojoties uz tuvojošās plūsmas kopējo spiedienu.

tests, pievienots 24.03.2019

1. slaids

Fizikas projekts par tēmu: Pabeidza: Popovs Ruslans, NOU "Krievijas dzelzceļa 38. vidusskola" 10. "A" klases skolnieks Skolotājs: Valoven S. A. Michurinsk, 2008

2. slaids

3. slaids

4. slaids

Spārna celšanas spēks (apzīmēsim to F) rodas tādēļ, ka spārna šķērsgriezums visbiežāk ir asimetrisks profils ar izliektāku augšējo daļu. Lidmašīnas vai planiera spārns, kustoties, griežas pa gaisu. Viena daļa no pretimnākošās gaisa plūsmas virzīsies zem spārna, otra - virs tā. F izvēlnes nākamā izeja

5. slaids

Spārna augšējā daļa ir izliektāka nekā apakšējā, tāpēc augšējām strūklām būs jāpārvietojas lielāks attālums nekā apakšējām. Tomēr gaisa daudzums, kas nonāk spārnā un plūst no tā lejup, ir vienāds. Tas nozīmē, ka augšējām straumēm, lai neatpaliktu no apakšējām, jāvirzās ātrāk. Spiediens zem spārna ir lielāks nekā virs spārna. Šī spiediena starpība rada aerodinamisko spēku R, kura viena no sastāvdaļām ir pacelšanas spēks F. izvēlne nākamā izeja

6. slaids

Jo lielāks ir spārna pacelšanas spēks, jo lielāks ir trieciena leņķis, profila izliekums, spārna laukums, gaisa blīvums un lidojuma ātrums, un pacelšanas spēks ir atkarīgs no ātruma kvadrātā. Uzbrukuma leņķim jābūt mazākam par kritisko vērtību, palielinoties pacēlumam. izvēlne nākamā izeja α

7. slaids

Attīstoties pacēlumam, spārns vienmēr izjūt pret kustību vērstu pretestību X un tādējādi to palēnina. Pacelšanas spēks ir perpendikulārs pretplūstošajai plūsmai. Spēku R sauc par kopējo spārna aerodinamisko spēku. Aerodinamiskā spēka pielikšanas punktu sauc par spārna spiediena centru (CP). izvēlne nākamā izeja

8. slaids

F = CF 2/2 S ir pacēluma aprēķina formula, kur: F ir spārna pacēlums, CF ir pacēluma koeficients, S ir spārna laukums. R = CR 2/2 S ir aerodinamiskā spēka aprēķināšanas formula, kur: CR ir aerodinamiskā spēka koeficients. S ir spārna laukums. izvēlnes izeja

9. slaids

Lidmašīnas celšanas spēks, līdzsvarojot tā svaru, ļauj lidot, bet vilkšana palēnina tā kustību. Frontālo pretestību pārvar spēkstacijas izstrādātais vilces spēks. Lidaparātam ir nepieciešama spēkstacija, lai attīstītu pacēlumu un pārvietotos kosmosā. Jo lielāks ātrums, jo lielāks pacēlājs. Mūsdienu lidmašīnās spārni ir izgatavoti no spārna konstrukcijas, lai spārns nesabruktu lidojuma laikā no pretestības. izvēlne nākamā izeja

10. slaids

Lidmašīnu dzinēju dizains laika gaitā ir mainījies. Ir trīs galvenie gaisa kuģu dzinēju veidi: 1. virzuļa, 2. turbopropelleru, 3. reaktīvo dzinēju. Visi šie dzinēji atšķiras ar ātrumu un vilces veiktspēju. Reaktīvais dzinējs ir modernāks. Mūsdienu kaujas lidmašīnas ar šāda veida dzinēju vairākas reizes pārsniedz skaņas ātrumu. izvēlne nākamā izeja

11. slaids

(1847-1921) Lielais krievu zinātnieks, mūsdienu hidro- un aeromehānikas pamatlicējs, "krievu aviācijas tēvs". Žukovskis dzimis dzelzceļa inženiera ģimenē. 1858. gadā iestājās 4. Maskavas vīriešu klasiskajā ģimnāzijā un beidza to 1864. gadā. Tajā pašā gadā viņš iestājās Maskavas universitātes Fizikas un matemātikas fakultātē, kuru absolvēja 1868. gadā, iegūstot lietišķās matemātikas grādu. 1882. gadā Žukovskim tika piešķirts lietišķās matemātikas doktora grāds. izvēlne nākamā izeja

12. slaids

Kopš 20. gadsimta sākuma Žukovska galvenā uzmanība tika pievērsta aerodinamikas attīstībai un aviācijas jautājumiem. 1904. gadā viņa vadībā Kučinas ciemā netālu no Maskavas tika uzcelts Eiropā pirmais aerodinamikas institūts. Milzīgu darbu Žukovskis paveica aviācijas personāla - lidmašīnu konstruktoru un pilotu apmācībā. Viens no spilgtākajiem topošās vietējās aviācijas zinātnes centriem bija N.E. organizētais aeronautikas aplis. Žukovskis Maskavas tehnikumā. Tieši šeit savu radošo ceļu sāka pasaulslavenie aviācijas dizaineri un zinātnieki: A.S. Tupoļevs, V.P. Večinkins, B.N. Jurjevs, B.S.Stechkins, A.A. Arhangeļskis un daudzi citi. izvēlne nākamā izeja

13. slaids

1904. gadā Kučinska laboratorijā Žukovskis veica ievērojamu atklājumu, kas kalpoja par pamatu visai turpmākajai mūsdienu aerodinamikas attīstībai un tās pielietošanai aviācijas teorijā. Žukovskis nestrādāja, tikai tad, kad gulēja. Viņš nekad mūžā nebija lidojis ar lidmašīnu. Saistībā ar pirmajiem aviācijas panākumiem zinātnieks saskārās ar uzdevumu noskaidrot celšanas spēka avotu, tā palielināšanas iespēju un atrast matemātisko metodi tā aprēķināšanai. 1905. gada 15. novembrī Žukovskis sniedza formulu celšanas spēka noteikšanai, kas ir visu lidmašīnas aerodinamisko aprēķinu pamatā. izvēlne nākamā izeja 1. Ermakovs A. M. “Vienkāršākie gaisa kuģu modeļi”, 1989 2. Kirsanova aviācijas civilās aviācijas tehnikuma tēzes, 1988 3. TSB, izd. Vvedensky B.A., v.16 4. Interneta resursi: http://media.aplus.by/page/42/ http://sfw.org.ua/index.php?cstart=502& http:// www.atrava. ru/08d36bff22e97282f9199fb5069b7547/news/22/news-17903 http://www.airwar.ru/other/article/engines.html http://arier.narod.ru/avicos/l-korolev.htm http://kto -kto.narod.ru/bl-bl-3/katanie.html http://www.library.cpilot.info/memo/beregovoy_gt/index.htm http://vivovoco.ibmh.msk.su /VV/PAPERS /HISTORY/SIMBIRSK/SIMBIRSK.HTM izejas izvēlne

* Gaisa kuģa spārns ir paredzēts, lai radītu pacēlāju, kas nepieciešama, lai atbalstītu lidaparātu gaisā. Spārna aerodinamiskā kvalitāte ir augstāka, jo lielāka ir pacelšana un mazāka pretestība. Spārna pacelšanas spēks un pretestība ir atkarīga no spārna ģeometriskajiem raksturlielumiem. Spārna ģeometriskie raksturlielumi ir samazināti līdz spārna īpašībām plānā un īpašībām

Mūsdienu gaisa kuģu spārni ir eliptiski plānā (a), taisnstūrveida (b), trapecveida (c), spārni (d) trīsstūrveida (e)

Šķērsvirziena V spārna leņķis Spārna ģeometriskie raksturlielumi Spārna formu plānā raksturo laidums, laukuma pagarinājums, sašaurināšanās, spārna un šķērsvirziena V Spārna platums L ir attālums starp spārna galiem taisnā līnijā. Spārna laukumu Skr izteiksmē ierobežo spārna kontūras.

Trapecveida un izvilkto spārnu laukumu aprēķina kā divu trapecveida formu laukumu, kur b 0 ir saknes horda, m; bk - beigu akords, m; - vidējā spārna horda, m Spārna pagarinājums ir spārna platuma attiecība pret vidējo hordu Ja bav vietā tā vērtību aizstājam ar vienādojumu (2. 1), tad spārna pagarinājums tiks noteikts pēc formulas Mūsdienu virsskaņas. un transoniskajām lidmašīnām, spārna pagarinājums nepārsniedz 2 - 5. Maza ātruma lidmašīnām malu attiecība var sasniegt 12-15, bet planieriem līdz 25.

Spārna konuss ir aksiālās hordas attiecība pret gala hornu.Zemskaņas gaisa kuģiem spārna konuss parasti nepārsniedz 3, bet transonic un virsskaņas gaisa kuģiem tas var ievērojami atšķirties. Slīdēšanas leņķis ir leņķis starp spārna priekšējās malas līniju un gaisa kuģa šķērsasi. Slaucīšanu var izmērīt arī pa perēkļu līniju (iet 1/4 horda no uzbrukuma malas) vai pa citu spārna līniju. Transoniskām lidmašīnām tas sasniedz 45°, bet virsskaņas lidmašīnām - līdz 60°. Spārna šķērsleņķis V ir leņķis starp lidmašīnas šķērsasi un spārna apakšējo virsmu. Mūsdienu lidmašīnās šķērsvirziena V leņķis svārstās no +5° līdz -15°. Spārna profils ir tā šķērsgriezuma forma. Profili var būt simetriski vai asimetriski. Asimetrisks savukārt var būt abpusēji izliekts, plakaniski izliekts, ieliekts-izliekts utt. S-veida. Lēcveida un ķīļveida var izmantot virsskaņas lidmašīnām. Profila galvenie raksturlielumi ir: profila horda, relatīvais biezums, relatīvais izliekums

Profila horda b ir taisna līnija, kas savieno divus attālākos profila punktus Spārnu profilu formas 1 - simetrisks; 2 - nav simetrisks; 3 - plano-izliekts; 4 - abpusēji izliekts; 5 - S-veida; 6 - laminēts; 7 - lēcveida; 8 - rombveida; 9 ievērojams

Profila ģeometriskie raksturlielumi: b - profila horda; Cmax - maksimālais biezums; fmax - izliekuma bultiņa; Lielākā biezuma x-koordināta Spārna uzbrukuma leņķi

Kopējais aerodinamiskais spēks un tā pielietošanas punkts R ir kopējais aerodinamiskais spēks; Y - pacelšanas spēks; Q ir vilkšanas spēks; - uzbrukuma leņķis; q - kvalitātes leņķis Relatīvais profila biezums c ir maksimālā biezuma Сmax attiecība pret hornu, izteikta procentos:

Relatīvais aerodinamiskā spārna biezums c ir maksimālā biezuma Cmax attiecība pret hordu, izteikta procentos: Maksimālā aerodinamiskā spārna biezuma Xc pozīcija tiek izteikta procentos no hordas garuma un tiek mērīta no pirksta. relatīvais gaisa spārnu biezums ir 416% robežās. Relatīvais profila izliekums f ir maksimālā izliekuma f attiecība pret hordu, kas izteikta procentos. Maksimālais attālums no profila viduslīnijas līdz hordam nosaka profila izliekumu. Profila viduslīnija ir novilkta vienādā attālumā no profila augšējās un apakšējās kontūras. Simetriskiem profiliem relatīvais izliekums ir vienāds ar nulli, savukārt asimetriskiem profiliem šī vērtība nav nulle un nepārsniedz 4%.

VIDĒJĀ AERODINAMISKĀ SPĀNA HORDS Vidējā aerodinamiskā spārna horda (MAC) ir tāda taisnstūra spārna horda, kuras laukums ir vienāds ar dotā spārna laukumu, kopējā aerodinamiskā spēka lielums un spiediena centra (CP) pozīcija plkst. vienādi uzbrukuma leņķi

Trapecveida nesagrieztam spārnam MAR nosaka ģeometriskā konstrukcija. Lai to izdarītu, lidmašīnas spārns tiek uzzīmēts plānā (un noteiktā mērogā). Saknes horda turpinājumā tiek nogulsnēts segments, kura izmērs ir vienāds ar beigu hordu, un gala horda turpinājumā (uz priekšu) tiek novietots segments, kas vienāds ar saknes hordu. Segmentu galus savieno taisna līnija. Pēc tam novelciet spārna vidējo līniju, savienojot saknes un gala akordu taisno vidu. Vidējā aerodinamiskā horda (MAC) šķērsos šo divu līniju krustošanās punktu.

Zinot MAR lielumu un novietojumu uz gaisa kuģa un ņemot to par bāzes līniju, nosakiet attiecībā pret to gaisa kuģa smaguma centra stāvokli, spārna spiediena centru utt. Gaisa kuģa aerodinamiskais spēks ir ko rada spārns un pieliek spiediena centrā. Spiediena centrs un smaguma centrs, kā likums, nesakrīt un tāpēc veidojas spēku moments. Šī momenta vērtība ir atkarīga no spēka lieluma un attāluma starp CG un spiediena centru, kura atrašanās vieta ir definēta kā attālums no MAR sākuma, kas izteikts lineārā izteiksmē vai procentos no spiediena centra. MAR garums.

WING Drag Vilkšana ir pretestība lidmašīnas spārna kustībai gaisā. Tas sastāv no profila, induktīvās un viļņu pretestības: Xcr=Xpr+Hind+XV. Viļņu pretestība netiks ņemta vērā, jo tā notiek pie lidojuma ātruma virs 450 km/h. Profila pretestību veido spiediena un berzes pretestība: Хpr=ХД+Хtr. Spiediena pretestība ir spiediena starpība spārna priekšā un aiz tā. Jo lielāka šī atšķirība, jo lielāka ir spiediena pretestība. Spiediena starpība ir atkarīga no profila formas, tā relatīvā biezuma un izliekuma, attēlā ir norādīts Cx - profila pretestības koeficients).

Jo lielāks ir gaisa spārna relatīvais biezums c, jo vairāk spiediens paaugstinās spārna priekšā un jo vairāk samazinās aiz spārna, tā aizmugurējā malā. Tā rezultātā palielinās spiediena starpība un līdz ar to palielinās spiediena pretestība. Kad gaisa plūsma plūst ap spārna profilu trieciena leņķos tuvu kritiskajam, spiediena pretestība ievērojami palielinās. Tajā pašā laikā strauji palielinās virpuļojošās modināšanas strūklas izmēri un paši virpuļi. Berzes spēku lielums ir atkarīgs no robežslāņa struktūras un spārna racionalizētās virsmas stāvokļa (tā raupjuma). Laminārā gaisa robežslānī berzes pretestība ir mazāka nekā turbulentā robežslānī. Līdz ar to, jo lielāka spārna virsmas daļa plūst ap gaisa plūsmas lamināro robežslāni, jo mazāka ir berzes pretestība. Berzes pretestības vērtību ietekmē: gaisa kuģa ātrums; virsmas raupjums; spārnu forma. Jo lielāks lidojuma ātrums, jo spārna virsma tiek apstrādāta sliktāk kvalitatīvi un spārna profils ir biezāks, jo lielāka ir berzes pretestība.

Induktīvā pretestība ir pretestības palielināšanās, kas saistīta ar spārnu pacēluma veidošanos.Kad ap spārnu plūst netraucēta gaisa plūsma, virs un zem spārna rodas spiediena starpība, kā rezultātā daļa gaisa spārnu galos plūst. no augstāka spiediena zonas uz zemāka spiediena zonu

Leņķi, kurā tiek novirzīta gaisa plūsma, kas plūst ap spārnu ar ātrumu V, ko izraisa vertikālais ātrums U, sauc par plūsmas slīpuma leņķi. Tā vērtība ir atkarīga no virpuļa kūļa izraisītā vertikālā ātruma vērtības un pretplūdes ātruma V

Tāpēc plūsmas slīpuma dēļ spārna austrumu daļas patiesais trieciena leņķis katrā no tā posmiem atšķirsies no ģeometriskā vai šķietamā uzbrukuma leņķa katrā. Kā zināms, spārna pacelšanas spēks spārns ^ Y vienmēr ir perpendikulārs pretplūstošajai plūsmai, tās virzienam. Tāpēc spārna celšanas spēka vektors novirzās par leņķi un ir perpendikulārs gaisa plūsmas virzienam V. Pacelšanas spēks nebūs viss spēks ^ Y ", bet tā sastāvdaļa Y, kas vērsta perpendikulāri pretplūstošajai plūsmai.

Ņemot vērā vērtības mazo vērtību, mēs uzskatām par vienādu ar Cits spēka Y komponents "būs Šis komponents ir vērsts pa plūsmu un tiek saukts par induktīvo pretestību (attēls parādīts iepriekš). Lai atrastu induktīvās pretestības vērtību, tas ir nepieciešams, lai aprēķinātu ātrumu ^ U un plūsmas leņķi Plūsmas leņķa atkarība no spārna malu attiecības , pacēluma koeficienta Su un spārna formas plānā tiek izteikta ar formulu izteiksmē.

kur Cxi ir induktīvās pretestības koeficients. To nosaka pēc formulas No formulas var redzēt, ka Cx ir tieši proporcionāls pacēluma koeficientam un apgriezti proporcionāls spārna malu attiecībai. Nulles pacēluma o uzbrukuma leņķī induktīvā pretestība būs nulle. Pie superkritiskajiem uzbrukuma leņķiem tiek traucēta vienmērīga plūsma ap spārna profilu, un tāpēc Cx 1 noteikšanas formula nav pieņemama tā vērtības noteikšanai. Tā kā Cx vērtība ir apgriezti proporcionāla spārna malu attiecībai, tādēļ lidmašīnām, kas paredzētas lidojumiem lielos attālumos, ir liela spārna malu attiecība: = 14 ... 15.

Spārna aerodinamiskā kvalitāte Spārna aerodinamiskā kvalitāte ir spārna celšanas spēka attiecība pret spārna pretestības spēku noteiktā trieciena leņķī, kur Y ir pacelšanas spēks, kg; Q - vilkšanas spēks, kg. Formulā aizstājot Y un Q vērtības, mēs iegūstam Jo augstāka ir spārna aerodinamiskā kvalitāte, jo perfektāks tas ir. Kvalitātes vērtība mūsdienu lidmašīnām var sasniegt 14-15, bet planieriem 45-50. Tas nozīmē, ka lidmašīnas spārns var radīt 14 līdz 15 reižu pretestību, bet planieriem pat 50 reižu.

Pacēluma un pretestības attiecību raksturo leņķis Leņķi starp celšanas un kopējo aerodinamisko spēku vektoriem sauc par pacēluma pret pretestību leņķi. Jo lielāka ir pacelšanas un pretestības attiecība, jo mazāks ir pacelšanas leņķis un otrādi. Spārna aerodinamiskā kvalitāte, kā redzams no formulas, ir atkarīga no tiem pašiem faktoriem kā koeficienti Cy un Cx, t.i., no uzbrukuma leņķa, aerodinamiskās spārna formas, spārna formas plānā, lidojuma M numura un virsmas apstrādes. IETEKME UZ uzbrukuma LEŅĶA KVALITĀTI Palielinoties uzbrukuma leņķim līdz noteiktai vērtībai, paaugstinās aerodinamiskā kvalitāte. Noteiktā uzbrukuma leņķī kvalitāte sasniedz maksimālo vērtību Kmax. Šo leņķi sauc par visizdevīgāko uzbrukuma leņķi, naivu. vienāds ar nulli. Ietekme uz aerodinamiskās spārna formas pacēluma un pretestības attiecību ir saistīta ar spārna relatīvo biezumu un izliekumu. Šajā gadījumā liela ietekme ir profila līniju formai, deguna formai un profila maksimālā biezuma novietojumam gar hordu. Lai iegūtu augstākās kvalitātes vērtības, vislabākā spārnu forma ir eliptiska ar noapaļotu priekšējo malu.

Aerodinamiskās kvalitātes atkarības no trieciena leņķa grafiks Sūkšanas spēka veidošanās Aerodinamiskās kvalitātes atkarība no trieciena leņķa un aerodinamiskās spārna biezuma Spārna aerodinamiskās kvalitātes izmaiņas atkarībā no M skaitļa

WING POLAR Dažādiem spārna lidojuma raksturlielumu aprēķiniem īpaši svarīgi ir zināt vienlaicīgu Cy un Cx izmaiņu lidojuma uzbrukuma leņķu diapazonā. Šim nolūkam tiek izveidots koeficienta Su atkarības grafiks no Cx, ko sauc par polāro. Nosaukums “polārs” izskaidrojams ar to, ka šo līkni var uzskatīt par polāru diagrammu, kas veidota uz kopējā aerodinamiskā spēka CR koeficienta koordinātām un kur ir kopējā aerodinamiskā spēka R slīpuma leņķis virzienā tuvojošās plūsmas ātruma (ar nosacījumu, ka skalas Su un Cx tiek uzskatītas par vienādām). Spārna spārna uzbūves princips Spārna polārais Ja no sākuma, kas izlīdzināts ar aerodinamisko spārna spiediena centru, uz jebkuru polāra punktu tiek uzvilkts vektors, tad tā būs taisnstūra diagonāle, kura malas ir attiecīgi vienādas. uz Сy un Сх. pretestības un pacelšanas koeficients no uzbrukuma leņķiem - tā sauktais spārna polārs.

Polārs ir konstruēts precīzi definētam spārnam ar noteiktiem ģeometriskiem izmēriem un profila formu. No spārna polāra var noteikt vairākus raksturīgus uzbrukuma leņķus. Nulles pacēluma leņķis o atrodas polārā krustpunktā ar Cx asi. Šajā uzbrukuma leņķī pacēluma koeficients ir nulle (Сy = 0). Mūsdienu gaisa kuģu spārniem parasti o = uzbrukuma leņķis, pie kura Cx ir mazākā Cx vērtība. min. tiek atrasts, velkot pieskari polārajai paralēlei Cy asij. Mūsdienu spārnu profiliem šis leņķis ir diapazonā no 0 līdz 1°. Visizdevīgākais uzbrukuma leņķis ir naivs. Tā kā pie vislabvēlīgākā uzbrukuma leņķa spārna aerodinamiskā kvalitāte ir maksimāla, leņķis starp asi Сy un pieskari, kas novilkta no sākuma, t.i., kvalitātes leņķi, šajā uzbrukuma leņķī saskaņā ar formulu (2. 19) , būs minimāls. Tāpēc, lai noteiktu naivu, ir jānovelk pieskares polāram no izcelsmes. Pieskares punkts sakritīs ar naivu. Mūsdienu spārniem naivie atrodas diapazonā no 4 līdz 6 °.

Kritiskais uzbrukuma leņķis crit. Lai noteiktu kritisko uzbrukuma leņķi, paralēli Cx asij ir jānozīmē pieskares polārajai pieskarei. Pieskāriena punkts un atbildīs crit. Mūsdienu lidmašīnu spārniem crit = 16 -30°. Uzbrukuma leņķi ar vienādu pacēluma un pretestības attiecību tiek atrasti, velkot sekantu no sākuma līdz polāram. Krustojuma punktos mēs atrodam trieciena leņķus (u) lidojuma laikā, pie kuriem pacēluma un pretestības attiecība būs vienāda un noteikti mazāka par Kmax.

LIDMAŠĪNAS POLĀRAIS Viens no galvenajiem gaisa kuģa aerodinamiskajiem raksturlielumiem ir gaisa kuģa polārs. Spārna pacēluma koeficients Cy ir vienāds ar visa gaisa kuģa pacēluma koeficientu, un gaisa kuģa pretestības koeficients katram trieciena leņķim ir lielāks par spārna Cx par Cxvr vērtību. Šajā gadījumā gaisa kuģa polārs tiks nobīdīts pa labi no spārna polāra par Cx temp. Lidmašīnas polārais ir uzbūvēts, izmantojot atkarību Сy=f() un Сх=f() datus, kas iegūti eksperimentāli, pūšot modeļus vēja tuneļos. Uzbrukuma leņķi lidmašīnas polārajā virzienā tiek piestiprināti, horizontāli pārvietojot uzbrukuma leņķus, kas atzīmēti uz spārna polāra. Aerodinamisko raksturlielumu un raksturīgo uzbrukuma leņķu noteikšana gar gaisa kuģa polāru tiek veikta tāpat kā spārna polārajā virzienā.

Lidmašīnas nulles pacēluma uzbrukuma leņķis praktiski ir tāds pats kā spārna uzbrukuma nulles pacelšanas leņķis. Tā kā pacelšanas spēks leņķī ir nulle, tad pie šī uzbrukuma leņķa ir iespējama tikai lidmašīnas vertikāla kustība uz leju, ko sauc par vertikālu niršanu vai vertikālu slīdēšanu 90 ° leņķī.

Uzbrukuma leņķi, pie kura pretestības koeficientam ir minimālā vērtība, nosaka, paralēli Cy asij velkot polārajai pieskari. Lidojot šādā uzbrukuma leņķī, pretestības zudums būs vismazākais. Šādā uzbrukuma leņķī (vai tuvu tam) lidojums tiek veikts ar maksimālo ātrumu. Vislabvēlīgākais uzbrukuma leņķis (naivs) atbilst gaisa kuģa aerodinamiskās kvalitātes augstākajai vērtībai. Grafiski šis leņķis, tāpat kā spārnam, tiek noteikts, velkot pieskari polāram no sākuma. No grafika var redzēt, ka gaisa kuģa polāra pieskares slīpums ir lielāks nekā spārna polāra pieskares slīpums. Secinājums: gaisa kuģa maksimālā kvalitāte kopumā vienmēr ir zemāka par viena spārna maksimālo aerodinamisko kvalitāti.

No grafika redzams, ka lidmašīnas izdevīgākais uzbrukuma leņķis ir par 2 - 3° lielāks nekā izdevīgākais spārna uzbrukuma leņķis. Lidmašīnas kritiskais uzbrukuma leņķis (krit) savā vērtībā neatšķiras no tā paša leņķa vērtības spārnam. Atloku pagarinājums līdz pacelšanās pozīcijai (= 15 -25°) ļauj palielināt maksimālo pacelšanas koeficientu Sumax ar salīdzinoši nelielu pretestības koeficienta pieaugumu. Tas dod iespēju samazināt nepieciešamo minimālo lidojuma ātrumu, kas praktiski nosaka lidmašīnas pacelšanās ātrumu pacelšanās laikā. Sakarā ar atloku (vai atloku) atlaišanu pacelšanās pozīcijā pacelšanās skrējiens tiek samazināts līdz pat 25%.

Kad atloki (vai atloki) tiek izstiepti līdz nosēšanās pozīcijai (= 45 - 60°), maksimālais pacēluma koeficients var palielināties līdz 80%, kas krasi samazina nosēšanās ātrumu un ieskrējiena garumu. Tomēr pretestība šajā gadījumā palielinās intensīvāk nekā celšanas spēks, tāpēc aerodinamiskā kvalitāte ievērojami samazinās. Taču šis apstāklis ​​tiek izmantots kā pozitīvs ekspluatācijas faktors - slīdēšanas laikā pirms nosēšanās palielinās trajektorijas stāvums un līdz ar to lidmašīna kļūst mazāk prasīga pret pieeju kvalitāti skrejceļa sakārtošanā. Tomēr, kad tiek sasniegti tādi M skaitļi, pie kuriem vairs nevar atstāt novārtā saspiežamību (M > 0,6–0,7), celšanas un pretestības koeficienti jānosaka, ņemot vērā saspiežamības korekciju. kur Suszh ir pacelšanas koeficients, ņemot vērā saspiežamību; Sunešh ir nesaspiežamas plūsmas pacelšanas koeficients tādam pašam uzbrukuma leņķim kā Suszh.

Līdz skaitļiem M = 0,6 -0,7 visi polāri praktiski sakrīt, bet pie lieliem skaitļiem ^ M tie sāk novirzīties pa labi un vienlaikus palielina slīpumu uz Cx asi. Polu nobīde pa labi (par lielu Cx) ir saistīta ar profila pretestības koeficienta pieaugumu gaisa saspiežamības ietekmē un ar tālāku skaita pieaugumu (M > 0,75 - 0,8) izskata dēļ. viļņu pretestība. Polu slīpuma palielināšanās ir izskaidrojama ar induktīvās pretestības koeficienta palielināšanos, jo pie tāda paša uzbrukuma leņķa saspiežamās gāzes zemskaņas plūsmā gaisa kuģa pacēluma un pretestības attiecība sāk samazināties no momentā ir manāms saspiežamības efekts.