Presentation av flygplansvinglyft. En flygplansvinge är designad för att skapa lyft. Observationer och experiment

Skalistovskaya gymnasieskola I-III steg

Valbar fysikkurs i årskurs 10 Forskningsprojekt på ämnet

"Studier av beroendet av vingens aerodynamiska egenskaper av dess form".

Bakhchisarai.

Handledare:

fysiklärare Dzhemilev Remzi Nedimovich

Arbete avslutat: Erofeev Sergey

10:e klass elev

(Skalistovskaya allmän utbildning

skola I - III nivåer

Bakhchisaray distriktsråd

Autonoma republiken Krim)

Ämnesuppdatering.

Ett av huvudproblemen vid utformningen av nya flygplan är valet av den optimala vingformen och dess parametrar (geometriska, aerodynamiska, styrka, etc.). Flygplanskonstruktörer fick hantera olika oväntade effekter som inträffar i höga hastigheter. Därav de ibland ovanliga formerna på vingarna på moderna flygplan. Vingarna "böjer" tillbaka, vilket ger dem utseendet av en pil; eller vice versa, vingarna svepas tillbaka.

Syftet med vår studie är sektionen av fysik aerodynamik - detta är sektionen av aeromekanik, som studerar rörelselagarna för luft och andra gaser och deras kraftsamverkan med rörliga fasta kroppar.

Ämnet för studien är att bestämma storleken på vinglyftet vid en viss

luftflödeshastighet i förhållande till vingen. En av huvudorsakerna som påverkar vingens form är luftens helt annorlunda beteende vid höga hastigheter.

Aerodynamik är en experimentell vetenskap. Hittills finns det inga formler som gör det möjligt att helt exakt beskriva processen för interaktion mellan en fast kropp och ett mötande luftflöde. Det märktes dock att kroppar med samma form (med olika linjära dimensioner) interagerar med luftflödet på samma sätt. Därför kommer vi i lektionen att bedriva forskning om de aerodynamiska parametrarna för tre typer av vingar med samma tvärsnitt, men av olika former: rektangulär, svept och omvänd svept när luft strömmar runt dem.

De observationer och experiment som vi kommer att göra kommer att hjälpa oss att bättre förstå några av de nya aspekterna av de fysiska fenomen som observeras under flygningen av ett flygplan.

Relevansen av vårt ämne ligger i populariseringen av flyg, flygteknik.

Forskningshistoria.

Kan vi känna luften omkring oss? Om vi ​​inte rör på oss så känner vi det praktiskt taget inte. När vi till exempel rusar i en bil med öppna fönster, liknar vinden som slår i ansiktet en fjädrande vätskestråle. Det betyder att luft har elasticitet och densitet och kan skapa tryck. Vår avlägsna förfader visste ingenting om experiment som bevisade förekomsten av atmosfärstryck, men han förstod intuitivt att om du viftar med armarna mycket kraftigt kommer du att kunna trycka av från luften, som en fågel. Drömmen om att flyga har följt människan så länge hon kan minnas. Detta bevisas av den berömda legenden om Ikaros. Många uppfinnare har försökt ta fart. I olika länder och vid olika tidpunkter gjordes många försök att erövra luftelementet. Den store italienske konstnären Leonardo da Vinci skissade på ett projekt för ett flygplan som endast drivs av mänsklig muskelkraft. Men naturen tillät inte människan att flyga som en fågel. Men hon belönade honom med intelligens, som hjälpte till att uppfinna en apparat tyngre än luft, som kan lyfta från marken och lyfta inte bara sig själv utan också en person med laster.

Hur lyckades han skapa en sådan maskin? Vad håller planet i luften? Svaret är uppenbart - vingar. Vad håller vingarna kvar? Planet rusar framåt, accelererar, en lyftkraft uppstår. Med tillräcklig hastighet kommer den att lyfta vårt flygplan från marken och hålla flygplanet under flygningen.

De första teoretiska studierna och viktiga resultat utfördes vid sekelskiftet 1800- och 1900-talet av de ryska forskarna N. E. Zhukovsky och S. A. Chaplygin.

Nikolai Egorovich Zhukovsky (1847 -1921) - Rysk vetenskapsman, grundare av modern aerodynamik. Han byggde en vindtunnel i början av seklet, utvecklade teorin om en flygplansvinge. 1890 publicerade Zhukovsky sitt första verk inom flygområdet, To the Theory of Flight.

Sergei Alekseevich Chaplygin (1869 - 1942) sovjetisk vetenskapsman inom området teoretisk mekanik, en av grundarna av modern hydroaerodynamik. I sitt arbete "On Gas Jets" gav han en teori om höghastighetsflyg, som fungerade som den teoretiska grunden för modern höghastighetsflyg.

"En man har inte vingar och, i förhållande till vikten av hans kropp till vikten av hans muskler, är han 72 gånger svagare än en fågel ... Men jag tror att han kommer att flyga, inte förlita sig på styrkan i sina muskler, utan på styrkan i hans sinne.

INTE. Zjukovsky

Grunderna i aerodynamik. Grundläggande koncept.

En vindtunnel är en installation som skapar ett luftflöde för experimentell studie av luftflödet runt kroppar.

Experiment i en vindtunnel utförs på grundval av principen om reversibilitet av rörelse - en kropps rörelse i luften kan ersättas

en gass rörelse i förhållande till en stationär kropp.

Vingen på ett flygplan är den viktigaste delen av ett flygplan, den lyftkälla som gör det möjligt att flyga ett flygplan. Olika flygplan har olika vingar, som skiljer sig åt i storlek, form, position i förhållande till flygkroppen.

Vingbredden är avståndet mellan vingändarna i en rak linje.

Vingeområde S-är det område som begränsas av vingens konturer. Arean av den svepta vingen beräknas som arean av två trapetser.

S = 2 · · = bav · ɭ [m2] (1)

Den totala aerodynamiska kraften är kraften R med vilken den mötande

luftflödet verkar på en fast kropp. Genom att expandera denna kraft till vertikala Fy- och horisontella Fx-komponenter (Fig. 1), erhåller vi lyftkraften för vingen respektive kraften från dess drag.

Beskrivning av experimentet.

För att öka tydligheten i demonstrationer och kvantitativ analys av pågående experiment kommer vi att använda en mätanordning - för att bestämma det numeriska värdet på vinglyften. Mätanordningen består av en metallram på vilken en pil med en ojämn spak är fixerad. Genom att rikta luftflödet på vingmodellen uppstår balansen av spaken, pilen rör sig längs skalan som indikerar vingens avvikelsevinkel från horisontalplanet.

Vingmodeller är gjorda av 140 ͯ 50 mm skum. Vingarna på moderna flygplan kan vara rektangulära, svepte, omvändsvepade i form.

Modellen för att mäta storleken på vinglyften inkluderar följande huvudblock (Fig. 4.):

vind tunnel;

Mätinstrument;

En fast plattform på vilken ovanstående enheter är fixerade.

Genomför ett experiment.

Modellen fungerar så här:

För experimentet fästs vingmodellen på spaken och ställs in på ett avstånd av 20-25 cm från vindtunneln. Rikta luftflödet till modellvingen och se hur den stiger. Ändra formen på vingen. Vi för återigen spaken i balans så att modellen tar sin ursprungliga position, och bestämmer hur mycket lyft, med samma luftflödeshastighet.

Om plattan är installerad längs flödet (anfallsvinkeln är noll), kommer flödet att vara symmetriskt. I detta fall avböjs inte luftflödet av plattan och lyftkraften Y är noll. Motståndet X är minimalt, men inte noll. Det kommer att skapas av friktionskrafterna från luftmolekyler på plattans yta. Den totala aerodynamiska kraften R är minimal och sammanfaller med dragkraften X.

När anfallsvinkeln gradvis ökar och flödeslutningen ökar, ökar lyftkraften. Uppenbarligen ökar också motståndet. Det bör noteras här att vid låga anfallsvinklar växer lyftkraften mycket snabbare än motståndet.

Rektangulär vinge.

• Vingmassa m ≈ 0,01 kg;
• vingavböjningsvinkel α = 130, g ≈ 9,8 N/kg.

Vingeområde S= 0,1 0,027 = 0,0027 m2

Vingens lyftkraft Ru = = 0,438 N

Frontmotstånd Rх = = 0,101 N

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

Ju högre aerodynamisk kvalitet på vingen, desto mer perfekt är den.

• När attackvinkeln ökar blir det svårare för luftflödet att flöda runt plattan. Lyftkraften, även om den fortsätter att öka, men långsammare än tidigare. Men motståndet växer snabbare och snabbare och går gradvis om lyftets tillväxt. Som ett resultat börjar den totala aerodynamiska kraften R att avvika bakåt. Bilden förändras dramatiskt.

Luftströmmarna kan inte flyta jämnt runt plåtens övre yta. En kraftfull virvel bildas bakom plattan. Lyften sjunker kraftigt och motståndet ökar. Detta fenomen inom aerodynamik kallas STALL. En "plockad" vinge upphör att vara en vinge. Den slutar flyga och börjar falla.

I vårt experiment, redan vid vingens avböjningsvinkel α = 600 och mer, har vingen stannat, den flyger inte, g ≈ 9,8 N/kg

Vinglyft Ry = = 0,113 N

Frontmotstånd Rх = = 0,196 N

Aerodynamisk kvalitet på vingen K = 0,113/0,196 = 0,58

Pilvinge.

Vingmassa m ≈ 0,01 kg;

vingavböjningsvinkel α = 200, g ≈ 9,8 N/kg

Vingeområde S= 0,028 m2

Vingens lyftkraft Ru = = 0,287 N

Frontmotstånd R x \u003d \u003d 0,104 N

Aerodynamisk kvalitet på vingen

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

Vinge med omvänt svep.

Vingmassa m ≈ 0,01 kg;

vingavböjningsvinkel α = 150, g ≈ 9,8 N/kg

Vingeområde S= 0,00265 m2

Vingens lyftkraft Ru = = 0,380 N

Frontmotstånd Rx \u003d \u003d 0,102 N

Aerodynamisk kvalitet på vingen

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

Experimentanalys

När vi analyserade experimentet och de erhållna resultaten utgick vi från tesen att ju högre aerodynamisk kvalitet på vingen, desto bättre är den.

I det första fallet av vårt experiment var de bästa vingarna en rektangulär vinge och en bakåtsvept vinge. Den största fördelen med en rak vinge är dess höga lyftkoefficient K = 4,34. För en svept vinge är lyftkoefficienten K = 2,76 och följaktligen har den omvända svepvingen en lyftkoefficient lika med K = 3,73. Därför visade det sig att den bästa vingen visade sig vara en rektangulär vinge och en bakåtsvept vinge.

De upprepade sin erfarenhet med en större kraft av luftflödet: i detta fall minskade de aerodynamiska egenskaperna hos den raka vingen och den omvänd svepande vingen K = 2,76 och K = 1,48 ganska kraftigt, men den aerodynamiska kvaliteten hos den svepande vingen ändrades något K = 2,25.

Genom att analysera resultaten för den svepande vingen, märkte vi att med en ökning av luftflödets hastighet ökar vingens motstånd ganska långsamt, samtidigt som lyftkoefficienten bibehålls nästan oförändrad.

I denna artikel studerade vi vinglyftkraftens beroende endast av dess planform. Vid verklig flygning beror lyftkraften hos en vinge också på dess yta, profil, såväl som på anfallsvinkel, hastighet och flödestäthet och på ett antal andra faktorer.

För att experimentet ska vara rent måste följande villkor vara uppfyllda.

• luftflödet hölls konstant;
• vingens axel och vindtunnelns axel sammanföll.
• avståndet från rörets ände till vingfästet var alltid detsamma;

• P.S. Kudryavtsev. OCH JAG. förbundsmedlemmar. Fysikens och teknikens historia. Lärobok för studenter vid pedagogiska institut. State Educational and Pedagogical Publishing House vid RSFSR:s utbildningsministerium. Moskva 1960
• Fysik. Jag känner världen. Barnens uppslagsverk. Moskva. AST. 2000
• V.B. Baidakov, A.S. Klumov. Aerodynamik och flygdynamik för flygplan. Moskva. "Engineering", 1979
• Stora sovjetiska uppslagsverk. 13. Tredje upplagan. Moskva. "Sovjetisk uppslagsverk", 1978

Ålder: 14 år gammal

Studieort: MBOU LAP №135

Stad, region: Samara, 63

Chef: Samsonova Natalya Yurievna, lärare i fysik

Historiskt forskningsarbete "Pappersflygplan - barns roliga och vetenskapliga forskning"

Introduktion____________________________________________________ 2

Mål och syfte _________________________________________________________3-4

Huvudsak ________________________________________________________5-12

Flygplansvingens lyftkraft ______________________________________________________ 5-8

Historien om flygplanens utveckling ________________________________________________9-10

Faktorer som påverkar lyftkraften hos en flygplansvinge ________________________ 10

Faktorer som påverkar flygets räckvidd _______________________________ 10

Faktorer som påverkar flygtiden ______________________________________________________10

Observationer och experiment ______________________________________________________________________ 10-12

Metod________________________________________________________________________________12

Slutsats _____________________________________________________________13

Bibliografi_______________________________________________ 14

Introduktion

Folk har länge drömt om att flyga. Gör vingar som fåglar, insekter, fladdermöss. Hur många olika levande varelser bärs i luften, men en person kan inte!

Djärva uppfinnare försökte göra vingar åt människor. Men ingen kunde flyga på sådana vingar. Mannen hade inte tillräckligt med kraft för att lyfta sig upp i luften. I bästa fall lyckades uppfinnarna landa säkert på marken, glidande på sina vingar från ett berg eller ett högt torn. Detta krävde inte våld.

Varje gång jag ser ett flygplan - en silverfågel sväva upp i himlen - beundrar jag kraften med vilken den lätt övervinner jordens gravitation och plöjer det himmelska havet och ställer frågor till mig själv:

• Hur ska en flygplansvinge konstrueras för att bära en stor last?
• Vilken bör vara den optimala formen på en vinge som skär genom luften?
• Vilka egenskaper hos vinden hjälper ett flygplan i dess flygning?
• Vilken hastighet kan planet nå?

Människan har alltid drömt om att stiga upp i himlen "som en fågel" och sedan urminnes tider har hon försökt att förverkliga sin dröm. På 1900-talet började flyget utvecklas så snabbt att mänskligheten inte kunde rädda många av originalen till denna komplexa teknik. Men många prover har bevarats på museer i form av reducerade modeller, vilket ger en nästan komplett bild av verkliga maskiner.

Jag valde det här ämnet eftersom det hjälper i livet inte bara att utveckla logiskt tekniskt tänkande, utan också att gå med i de praktiska färdigheterna att arbeta med papper, materialvetenskap, teknik för att designa och konstruera flygplan. Och det viktigaste är skapandet av ditt eget flygplan.

Vi lade fram hypotes - det kan antas att flygplanets flygegenskaper beror på dess form.

Vi använde följande forskningsmetoder:

• Studie av vetenskaplig litteratur;
• Erhållande av information på Internet;
• Direkt observation, experimenterande;
• Skapande av experimentella pilotmodeller av flygplan;

Mål och uppgifter

Mål: Designa flygplan med följande egenskaper: maximal räckvidd och flyglängd.

Uppgifter:

Analysera information erhållen från primära källor;

Att studera elementen i den antika orientaliska konsten aerogami;

För att bekanta dig med grunderna i aerodynamik, tekniken för att designa flygplan från papper;

Testa de konstruerade modellerna;

Utveckla färdigheter för korrekt, effektiv lansering av modeller;

Som grund för min forskning tog jag ett av områdena för japansk origamikonst - aerogami(från japanska "gami" - papper och latin "aero" - luft).

Aerodynamik (från de grekiska orden aer - luft och dinamis - kraft) är vetenskapen om krafter som uppstår från kroppars rörelse i luften. Luft, på grund av dess fysiska egenskaper, motstår rörelsen av fasta kroppar i den. Samtidigt uppstår växelverkanskrafter mellan kroppar och luft som studeras med aerodynamik.

Aerodynamik är den teoretiska grunden för modernt flyg. Alla flygplan flyger och följer aerodynamikens lagar. Därför, för en flygplansdesigner, är kunskap om aerodynamikens grundläggande lagar inte bara användbar, utan helt enkelt nödvändig. Medan jag studerade aerodynamikens lagar gjorde jag en serie observationer och experiment: "Välja formen på ett flygplan", "Principer för att skapa en vinge", "Blow", etc.

Design.

Att vika ett pappersflygplan är inte så lätt som det verkar. Handlingar måste vara säkra och exakta, veck - helt raka och på rätt ställen. Enkla mönster är förlåtande, medan i komplexa konstruktioner ett par ofullkomliga vinklar kan leda monteringsprocessen till en återvändsgränd. Dessutom finns det fall där vecket behöver vara avsiktligt inte särskilt exakt.

Till exempel, om ett av de sista stegen kräver att du viker en tjock sandwichstruktur på mitten, kommer vikningen inte att fungera om du inte gör en tjockleksjustering i början av vikningen. Sådana saker beskrivs inte i diagram, de kommer med erfarenhet. Och modellens symmetri och exakta viktfördelning avgör hur bra den kommer att flyga.

Nyckelpunkten i "pappersflyg" är platsen för tyngdpunkten. Genom att skapa olika mönster, föreslår jag att göra flygplanets nos tyngre genom att placera mer papper i det, för att bilda fullfjädrade vingar, stabilisatorer och en köl. Då kan pappersflygplanet styras som ett riktigt.

Till exempel, genom experiment, fann jag att hastigheten och flygbanan kan justeras genom att böja baksidan av vingarna som riktiga flikar, vrida papperskölen lätt. Sådan kontroll är grunden för "pappersflygning".

Flygplanskonstruktioner varierar avsevärt beroende på syftet med deras konstruktion. Till exempel liknar flygplan för långdistansflyg en pil till formen - de är lika smala, långa, stela, med en uttalad förskjutning av tyngdpunkten mot nosen. Plan för de längsta flygningarna är inte stela, men de har ett stort vingspann och är välbalanserade. Balansering är extremt viktig för gatuuppskjutna flygplan. De måste behålla rätt position, trots de destabiliserande svängningarna i luften. Inomhuslanserade flygplan drar nytta av en tyngdpunkt med nosen nedåt. Sådana modeller flyger snabbare och mer stabila, de är lättare att lansera.

Tester

För att uppnå höga resultat i starten är det nödvändigt att behärska rätt kastteknik.

• För att skicka planet till det maximala avståndet måste du kasta det framåt och uppåt i en vinkel på 45 grader så mycket som möjligt.
• I time-of-flight-tävlingar ska du kasta planet till maxhöjd så att det glider ner längre.

Lansering i det fria, förutom ytterligare problem (vind), skapar ytterligare fördelar. Med hjälp av luftströmmar kan du få planet att flyga otroligt långt och långt. En stark uppgång kan hittas, till exempel, nära en stor flervåningsbyggnad: när den träffar en vägg ändrar vinden riktning till vertikal. En vänligare krockkudde kan hittas en solig dag på en parkeringsplats. Mörk asfalt blir väldigt varm och den varma luften ovanför stiger mjukt.

Huvudsak.

1.1 Flygplansvinglyft.

Det som rörliga bäckar inte kommer fram till – de trycker till och med ihop fartyg. Är det möjligt att använda sin kraft för att lyfta kroppar? Bilister vet att i hög hastighet kan fronten av bilen lyfta från vägen, som om den skulle lyfta. De satte till och med antivingar för att förhindra att detta händer. Var kommer lyftkraften ifrån?

Här kan vi inte klara oss utan något sådant som en vinge. Den enklaste vingen är kanske en drake (bild 216). Hur flyger han? Kom ihåg att vi drar draken i repet, vilket skapar en vind som springer på dess plan eller vinge. Låt oss beteckna vingen ABs plan, repets Q spänning, drakens P egen vikt, resultanten av dessa krafter R, 1

AB-vinden som löper på drakens plan, som reflekteras från den, skapar en lyftkraft R, som, så att draken inte faller, bör vara lika med R, och helst mer, så att draken reser sig. Känner du att allt inte är så enkelt när det kommer till att flyga? Ännu svårare än med en drake är situationen med lyftkraften från en flygplansvinge.

Sektionen av flygplansvingen visas i fig. 217 a. Praxis har visat att för att utföra lyftet måste flygplanets vinge placeras så att det finns en viss vinkel a - anfallsvinkeln, mellan dess bottenlinje och flygriktningen. Denna vinkel ändras av hissens verkan.

Under horisontell flygning överstiger vinkeln a inte 1-1,5 °, vid landning - cirka 15 °. Det visar sig att i närvaro av en sådan anfallsvinkel kommer hastigheten på luftflödet som strömmar runt vingen från ovan att vara större än hastigheten ^/^ för flödet som strömmar runt vingens nedre yta. På fig. 217 och denna skillnad i hastighet markeras av olika täthet hos strömlinjen.

Ris. 217. Hur uppstår lyftkraften från vingen (a) och krafterna som verkar på flygplanet (b)

Men, som vi redan vet, på den plats av flödet, där hastigheten är högre, är trycket mindre, och vice versa. När flygplanet rör sig i luften blir det därför ett reducerat tryck ovanför vingens övre yta och ett ökat tryck över den nedre. Denna tryckskillnad gör att en uppåtriktad kraft R verkar på vingen.

Den vertikala komponenten av denna kraft, kraften F, är en lyftkraft riktad mot vikten av kroppen P. Om denna kraft är större än flygplanets vikt kommer den senare att stiga uppåt. Den andra komponenten Q är frontmotståndet, det övervinns av propellerns dragkraft.

På fig. 217, b visar de krafter som verkar på flygplanet under horisontell enhetlig flygning: F, - lyftkraft, P - flygplanets vikt, F., - drag och F - propellerdragkraft.

Ett stort bidrag till utvecklingen av teorin om vingen, och faktiskt av den aerodynamiska teorin i allmänhet, gjordes av den ryska vetenskapsmannen, professor N. E. Zhukovsky (1847-1921). Redan före mänskliga flygningar sa Zhukovsky intressanta ord: "Människan har inga vingar, och i förhållande till vikten av sin kropp till vikten av muskler är hon 72 gånger (!) svagare än en fågel. Men jag tror att han kommer att flyga, inte förlita sig på styrkan i sina muskler, utan på styrkan i hans sinne.

Ris. 218. Vingarnas form i termer av M< 1 и М > 1

Flyget har sedan länge passerat ljudvallen, som mäts med det så kallade Mach-talet - M. Vid subsonisk hastighet M< 1, при звуковой М = 1, при сверхзвуковой М >1. Och formen på vingen har förändrats - den har blivit tunnare och vassare. Formen på vingarna har också förändrats. Subsoniska vingar är rektangulära, trapetsformade eller elliptiska. Transoniska och överljudsvingar är svepta, deltoida (som den grekiska bokstaven "delta") eller triangulära (bild 218). Faktum är att när ett flygplan rör sig i nära- och överljudshastigheter uppstår så kallade chockvågor, förknippade med luftens elasticitet och ljudets utbredningshastighet i den. För att minska detta skadliga fenomen används vingar med en skarpare form. Mönstret av luftflöde runt subsoniska och överljudsvingar visas i fig. 219, där du kan se skillnaden i deras interaktion med luft.

Och överljudsflygplan utrustade med sådana vingar visas i fig. 220.

Ris. 219. Mönster av luftflöde runt subsoniska och överljudsvingar

Ris. 220. Överljudsbombplan (a) och jaktplan (b)

Flygplan med en hastighet på M > 6 kallas hypersoniska. Deras vingar är byggda på ett sådant sätt att chockvågorna från flödet runt flygkroppen och vingen verkar ta ut varandra. Det är därför som formen på vingarna på sådana flygplan är invecklad, den så kallade W-formade eller M-formade (bild 221).

Ris. 221. Hyperljudsflygplan

Ris. 222. Flygplansutveckling

Flygplansutvecklingens historia

Kort om människans flykts historia och flygplanens utveckling (Fig. 222).

1882 byggde den ryske officeren A.F. Mozhaisky ett flygplan med en ångmaskin, som på grund av sin tunga vikt inte kunde lyfta. Några år senare gjorde den tyske ingenjören Lilienthal en serie glidflygningar på ett balanserande segelflygplan som han byggde, som styrdes genom att flytta tyngdpunkten på pilotens kropp. Under en av dessa flygningar förlorade segelflygplanet stabilitet och Lilienthal dog. 1901 byggde amerikanska mekaniker, bröderna Wright, ett segelflygplan av bambu och linne och gjorde flera framgångsrika flygningar på den. Segelflygplanet sjösattes från en svag sluttning med hjälp av en primitiv katapult, bestående av ett litet stocktorn och ett rep med last. På sommaren lärde sig bröderna att flyga och resten av tiden arbetade de i sin cykelverkstad och sparade pengar för att fortsätta experimenten. Vintern 1902-1903 tillverkade de en bensinförbränningsmotor, installerade den på sitt segelflygplan och gjorde den 17 december 1903 sina första flygningar, varav den längsta, även om den bara varade i 59 sekunder, visade att flygplanet kunde lyfta och stanna i luften.

Efter att ha förbättrat flygplanet och uppnått vissa flygfärdigheter offentliggjorde bröderna Wright 1906 sin uppfinning. Från det ögonblicket började den snabba utvecklingen av flyget i många länder i världen. Efter 3 år flög den franske ingenjören Blériot ett plan av hans design över Engelska kanalen, vilket bevisade denna maskins förmåga att flyga över havet. Mindre än 20 år senare flög ett ensitsigt plan från Amerika till Europa över Atlanten, och 10 år senare, sommaren 1937, tre sovjetiska piloter - V.P. Chkalov, G.F. Baidukov och A.V. Belyakov - på A.N. Tupolev ANT-25 flög från Moskva till Amerika genom Nordpolen. Några dagar senare satte M. M. Gromov, A. B. Yumashev och S. A. Danilin, som flyger samma rutt, ett världsrekord för rak flygdistans, som täckte 10 300 km utan landning.

Tillsammans med räckvidden växte flygplanens bärförmåga, höjd och hastighet. Det första supertunga flygplanet "Ilya Muromets" byggdes i Ryssland. Denna fyrmotoriga jätte var så överlägsen alla dåtidens maskiner att de länge utomlands inte kunde tro på existensen av ett sådant flygplan. 1913 slog Ilya Muromets världsrekord för räckvidd, höjd och nyttolast.

Om hastigheten på bröderna Wrights plan var cirka 50 km / h, flyger moderna plan flera gånger snabbare än ljud. Och raketer flyger ännu snabbare. Till exempel hade bärraketen som skickade upp den första konstgjorda jordsatelliten i omloppsbana М>28.

1.2 Faktorer som påverkar lyftkraften hos en flygplansvinge.

1) lufthastighet

2) vingform

3) medeldensitet

1.3 Faktorer som påverkar flygräckvidden.

1) flygplanets vikt

2) vingform

1.4 Faktorer som påverkar flygtiden.

1) jetström på hög höjd;

2) medvind, motvind, sidovind;

3) vingform

1.5 Observationer och experiment.

Observationer

Valet av flygplanets form.

Erfarenhet #1

Slutsats:

Den strömlinjeformade formen hjälper till att hålla flygplanet i luften. När den glider framåt skapar den ett lyft. Planet kommer att stiga tills kraften med vilken jag lanserade dess luft är uttömd. Och ett enkelt pappersark har för mycket stödyta, vilket inte bidrar till korrekt flygning.

Vingprinciper.

Utrustning:

• Papper;
• Två böcker.

Erfarenhet nr 2

Plötslig vindpust:

Erfarenhet nr 3

Utrustning:

• Papper;
• Två böcker.

Erfarenhet nr 4

En doft.

Utrustning:

• Två pappersremsor

Slutsats:

Luften glider snabbare över den övre, krökta delen av vingen, som har en högre framkant än bakkanten (detta hjälper luften att glida av vingen). Därför är lufttrycket under vingen högre, så det trycker upp vingen. Kraften som stöder vingen orsakas av tryckskillnaden. Det kallas hiss. Luftflödet på vingen kan ledas ned med hjälp av klaffar eller skevroder. De tillåter flygplanet att lyfta, göra svängar och flyga på låg höjd även i låg hastighet.

1.6 Metodik

Jag bestämde mig för att genomföra ett experiment som bevisar flygtidens och räckviddens beroende av vingens form. Jag gjorde 5 pappersflygplansmodeller. Jag har skjutit upp plan av samma massa med samma kraft flera gånger. Efter att ha kört alla modellerna registrerade jag resultaten av körningarna och det aritmetiska medelvärdet i tabellen. Utifrån det aritmetiska medelvärdet hittade jag vinnarna vad gäller flygräckvidd och tid (modell nr 2 och modell nr 5) Flygtiden och räckvidden är olika för alla modeller => flygräckvidden och tiden beror på formen av vingen.

Slutsats

Analys av testresultat:

För att utvärdera modellerna bestämde jag mig för att använda 5

Bollsystem:

Baserat på tabellen hittade jag det bästa alternativet för pappersplan: modell nr 4. Modell #2 är bra för långdistanstävlingar, medan Model #3 har längre flygtid.

Under experimenten lyckades jag inte exakt mäta räckvidden och flygtiden för varje flygplan, starta flygplan med samma kraft, jag lyckades ungefär mäta flygtid och räckvidd för varje flygplan.

Tack vare dessa erfarenheter och information från Internet kunde jag sammanställa en tabell över tvärsnittsformer av flygplansvingar och deras syfte:

Lista över begagnad litteratur

1) Antonov O.K., Paton B.I. Segelflygplan, flygplan. Vetenskaper. Dumka, 1990. - 503 sid.

2) Den stora boken om experiment för skolbarn / red. Antonella Meyani. - M.: CJSC "ROSMEN-PRESS", 2007. - 260 sid. http://www.ozon.ru/context/detail/id/121580 /

3) Mikortumov E.B., Lebedinsky M.S. modellering av flygplan; Sammanfattning av artiklar. Manual för ledare för flygplansmodelleringscirklar. - M. Uchpedgiz, 1960. - 144 sid.

4) Nikulin A.P. Samling av de bästa pappersmodellerna (origami). Konsten att vika papper. - M.: Terra - Bokklubben, 2005, 68 sid.

5) Svishchev G.P.. Belov A.F. Flyg: ett uppslagsverk. - M.: "Stora ryska encyklopedin", 194. - 756 sid. Sukharevskaya O.N. Origami för de minsta. - M.: Iris Press, 2008. - 140 sid.

6) Fantastisk fysik - Vad N.V. Gulias läroböcker var tysta om

Genom att klicka på knappen "Ladda ner arkiv" laddar du ner filen du behöver gratis.
Innan du laddar ner den här filen, kom ihåg de bra uppsatser, kontroll, terminsuppsatser, avhandlingar, artiklar och andra dokument som inte har gjorts anspråk på på din dator. Det här är ditt arbete, det ska delta i samhällets utveckling och gynna människor. Hitta dessa verk och skicka dem till kunskapsbasen.
Vi och alla studenter, doktorander, unga forskare som använder kunskapsbasen i sina studier och arbete kommer att vara er väldigt tacksamma.

För att ladda ner ett arkiv med ett dokument, ange ett femsiffrigt nummer i fältet nedan och klicka på knappen "Ladda ner arkiv"

Liknande dokument

Beräkning och konstruktion av polarerna i ett subsoniskt passagerarflygplan. Bestämning av minsta och maximala luftmotståndskoefficient för vingen och flygkroppen. Sammanfattning av skadliga flygmotstånd. Konstruktion av polar och lyftkoefficientkurva.

terminsuppsats, tillagd 2015-01-03


Strukturella och aerodynamiska egenskaper hos flygplanet. Aerodynamiska krafter hos Tu-154-vingprofilen. Flygmassans inverkan på flygegenskaperna. Flygplans start och nedstigning. Bestämning av moment från gasdynamiska roder.

terminsuppsats, tillagd 2013-01-12


Luftflöde runt en kropp. Flygplansvinge, geometriska egenskaper, genomsnittligt aerodynamiskt ackord, drag, lyft-till-drag-förhållande. Flygplan polar. Vingens tryckcentrum och förändringen i dess position beroende på anfallsvinkeln.

terminsuppsats, tillagd 2013-09-23


Studie av luftfartygs start- och landningsegenskaper: bestämning av vingdimensioner och svepvinklar; beräkning av det kritiska Mach-talet, aerodynamisk luftmotståndskoefficient, lyftkraft. Konstruktion av start- och landningspolare.

terminsuppsats, tillagd 2012-10-24


Beräkning av styrkan hos vingen för ett stort bildförhållande för ett transportflygplan: bestämning av de geometriska parametrarna och viktdata för vingen. Konstruktion av ett diagram över tvärkrafter och moment längs vingens längd. Konstruktion och verifikationsberäkning av vingtvärsnittet.

terminsuppsats, tillagd 2010-06-14


Flygegenskaper för Yak-40-flygplanet för lastlådan. Geometriska egenskaper hos vingens kraftelement. Konvertera en komplex vinge till en rektangulär vinge. Beräkning av lastkrafter och laster. Bestämning av spänningar i vingsektioner.

terminsuppsats, tillagd 2012-04-23


Parametrar för ett flygplan med en rektangulär vinge. Bestämning av avfasningsvinklar i vingens mitt- och ändparti, med en U-formad modell av virvelsystemet. Beräkning av det maximala tryckfallet på vinghuden under inverkan av det totala trycket för det mötande flödet.

test, tillagt 2019-03-24

glida 1

Fysikprojekt om ämnet: Slutfört av: Popov Ruslan, elev i klass 10 "A" i NOU "Secondary school No. 38 of Russian Railways" Lärare: Valoven S. A. Michurinsk, 2008

glida 2

glida 3

glida 4

Vingens lyftkraft (låt oss beteckna det F) uppstår på grund av att vingens tvärsnitt oftast är en asymmetrisk profil med en mer konvex överdel. Vingen på ett flygplan eller segelflygplan, rör sig, skär genom luften. En del av strömmarna av det mötande luftflödet kommer att gå under vingen, den andra - ovanför den. F-menyn avslutar nästa gång

glida 5

Den övre delen av vingen är mer konvex än den nedre delen, därför måste de övre strålarna färdas en längre sträcka än de nedre. Mängden luft som kommer in i vingen och strömmar ner från den är dock densamma. Det betyder att de övre bäckarna, för att hålla jämna steg med de lägre, måste röra sig snabbare. Trycket under vingen är större än över vingen. Denna tryckskillnad skapar den aerodynamiska kraften R, vars en av komponenterna är lyftkraften F. meny nästa utgång

glida 6

Vingens lyftkraft är desto större, desto större anfallsvinkel, profilkrökning, vingarea, luftdensitet och flyghastighet, och lyftkraften beror på hastigheten i kvadrat. Anfallsvinkeln måste vara mindre än det kritiska värdet, med en ökning i vilken lyftet sjunker. menyn nästa avsluta α

Bild 7

Vingen utvecklas lyft och upplever alltid drag X riktat mot rörelsen och saktar därför ner den. Lyftkraften är vinkelrät mot det mötande flödet. Kraften R kallas den totala aerodynamiska kraften hos vingen. Appliceringspunkten för den aerodynamiska kraften kallas vingens tryckcentrum (CP). menyn nästa avslut

Bild 8

F = CF 2/2 S är formeln för att beräkna lyftet, där: F är vingens lyft, CF är lyftkoefficienten, S är vingens yta. R = CR 2/2 S är formeln för att beräkna den aerodynamiska kraften, där: CR är den aerodynamiska kraftkoefficienten. S är vingens yta. menyn avsluta

Bild 9

Flygplanets lyftkraft, som balanserar dess vikt, gör det möjligt att flyga, medan drag bromsar dess rörelse. Frontmotstånd övervinns av dragkraften som utvecklas av kraftverket. Ett flygplan behöver ett kraftverk för att utveckla lyftkraft och för att kunna röra sig i rymden. Ju högre hastighet, desto större lyft. På moderna flygplan är vingarna gjorda av en svept design så att vingen inte kollapsar under flykt av drag. menyn nästa avslut

glida 10

Utformningen av flygplansmotorer har förändrats över tiden. Det finns tre huvudtyper av flygplansmotorer: 1. kolv, 2. turboprop, 3. jet. Alla dessa motorer skiljer sig åt i hastighet och dragförmåga. Jetmotorn är mer avancerad. Moderna stridsflygplan med denna typ av motor överstiger ljudhastigheten med flera gånger. menyn nästa avslut

glida 11

(1847 -1921) Stor rysk forskare, grundare av modern hydro- och aeromekanik, "fader till rysk luftfart". Zhukovsky föddes i familjen till en järnvägsingenjör. 1858 gick han in på 4:e Moskvas klassiska gymnasium för män och tog examen från det 1864. Samma år gick han in på fakulteten för fysik och matematik vid Moskvas universitet och tog examen 1868 med en examen i tillämpad matematik. 1882 tilldelades Zhukovsky doktorsexamen i tillämpad matematik. menyn nästa avslut

glida 12

Från början av 1900-talet var Zhukovskys huvudsakliga uppmärksamhet riktad mot utvecklingen av aerodynamik och flygfrågor. 1904, under hans ledning, i byn Kuchin, nära Moskva, byggdes det första aerodynamiska institutet i Europa. Ett stort arbete gjordes av Zhukovsky med utbildning av flygpersonal - flygplansdesigners och piloter. En av de mest slående centra för den framväxande inhemska flygvetenskapen var flygcirkeln som organiserades av N.E. Zhukovsky vid Moskvas tekniska skola. Det var här som de världsberömda flygdesignerna och forskarna började sin kreativa väg: A.S. Tupolev, V.P. Vetchinkin, B.N. Yuryev, B.S. Stechkin, A.A. Arkhangelsky och många andra. menyn nästa avslut

glida 13

1904, i Kuchinsky-laboratoriet, gjorde Zhukovsky en anmärkningsvärd upptäckt som fungerade som grunden för all vidareutveckling av modern aerodynamik och dess tillämpning på flygteorin. Zhukovsky arbetade inte, bara när han sov. Han hade aldrig flugit i ett flygplan i hela sitt liv. I samband med flygets första framgångar stod forskaren inför uppgiften att ta reda på källan till lyftkraften, möjligheten till dess ökning och att hitta en matematisk metod för dess beräkning. Den 15 november 1905 gav Zhukovsky en formel för att bestämma lyftkraften, som är grunden för alla aerodynamiska beräkningar av ett flygplan. menyn nästa avslut 1. Ermakov A. M. "De enklaste flygplansmodellerna", 1989 2. Abstracts of the Kirsanov Aviation Technical School of Civil Aviation, 1988 3. TSB, ed. Vvedensky B.A., v.16 4. Internetresurser: 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 avsluta menyn

* En flygplansvinge är utformad för att generera det lyft som behövs för att stödja flygplanet i luften. Den aerodynamiska kvaliteten på vingen är större, ju större lyftet och desto mindre motstånd. Vingens lyftkraft och motstånd beror på vingens geometriska egenskaper. Vingens geometriska egenskaper reduceras till vingens egenskaper i plan och egenskaperna

Vingarna på moderna flygplan är elliptiska i plan (a), rektangulära (b), trapetsformade (c), svepta (d) triangulära (e)

Den tvärgående V-vingens vinkel Vingens geometriska egenskaper Vingens form i plan kännetecknas av spännvidd, areaförlängning, avsmalning, svep och tvärgående V Vingspann L är avståndet mellan vingens ändar i en rak linje. Vingens yta i form av Skr begränsas av vingens konturer.

Arean av de trapetsformade och svepande vingarna beräknas som arean av två trapetser där b 0 är grundsträngen, m; bk - slutackord, m; - den genomsnittliga vingackordet, m Vingförlängning är förhållandet mellan vingbredden och medelkordan. Om vi ​​istället för bav ersätter dess värde från likhet (2.1), så kommer vingförlängningen att bestämmas av formeln För modern överljud och transoniska flygplan, vingförlängningen överstiger inte 2 - 5. För låghastighetsflygplan kan bildförhållandet nå 12-15, och för segelflygplan upp till 25.

Vingavsmalning är förhållandet mellan axialkordan och ändkordan. För subsoniska flygplan överstiger vingens avsmalning vanligtvis inte 3, och för transoniska och överljudsflygplan kan den variera kraftigt. Svepvinkeln är vinkeln mellan linjen på vingens framkant och flygplanets tväraxel. Svep kan också mätas längs fokuslinjen (passerar 1/4 av ackordet från attackkanten) eller längs en annan linje av vingen. För transoniska flygplan når den 45°, och för överljudsflygplan - upp till 60°. Vingens tvärgående vinkel V är vinkeln mellan flygplanets tväraxel och vingens nedre yta. I moderna flygplan sträcker sig den tvärgående V-vinkeln från +5° till -15°. Profilen på en vinge är formen på dess tvärsnitt. Profiler kan vara symmetriska eller asymmetriska. Asymmetrisk kan i sin tur vara bikonvex, plankonvex, konkav-konvex, etc. S-formad. Linsformade och kilformade kan användas för överljudsflygplan. Profilens huvudsakliga egenskaper är: profilkorda, relativ tjocklek, relativ krökning

Profilkorda b är ett rakt linjesegment som förbinder de två mest avlägsna punkterna i profilen. Former av vingprofiler 1 - symmetrisk; 2 - inte symmetrisk; 3 - plankonvex; 4 - bikonvex; 5 - S-formad; 6 - laminerad; 7 - linsformig; 8 - diamantformad; 9 framträdande

Geometriska egenskaper hos profilen: b - profilkorda; Cmax - maximal tjocklek; fmax - krökningspil; x-koordinat för största tjocklek Vinklar för anfallsvinklar

Den totala aerodynamiska kraften och punkten för dess tillämpning R är den totala aerodynamiska kraften; Y - lyftkraft; Q är dragkraften; - attackvinkel; q - kvalitetsvinkel Den relativa profiltjockleken c är förhållandet mellan den maximala tjockleken Сmax och kordan, uttryckt i procent:

Den relativa bärytans tjocklek c är förhållandet mellan den maximala tjockleken Cmax och kordan, uttryckt i procent: Positionen för den maximala bärytans tjocklek Xc uttrycks i procent av kordans längd och mäts från tån. För moderna flygplan, den relativa bärytans tjocklek är i intervallet 416%. Den relativa profilkurvaturen f är förhållandet mellan den maximala krökningen f och kordan, uttryckt i procent. Det maximala avståndet från profilens mittlinje till kordan bestämmer profilens krökning. Profilens mittlinje är ritad på lika avstånd från profilens övre och nedre konturer. För symmetriska profiler är den relativa krökningen lika med noll, medan för asymmetriska profiler är detta värde icke-noll och inte överstiger 4 %.

AVERAGE AERODYNAMIC WING CHORD Det genomsnittliga aerodynamiska vingkordet (MAC) är kordan för en sådan rektangulär vinge, som har samma area som den givna vingen, storleken på den totala aerodynamiska kraften och läget för tryckcentrumet (CP) vid lika anfallsvinklar

För en trapetsformad otvinnad vinge bestäms MAR av geometrisk konstruktion. För att göra detta ritas flygplanets vinge i plan (och i en viss skala). På fortsättningen av grundackordet avsätts ett segment som är lika stort som slutackordet, och på fortsättningen av slutackordet (framåt) avsätts ett segment som är lika med grundackordet. Segmentens ändar är förbundna med en rak linje. Rita sedan vingens mittlinje, förbind den raka mitten av roten och ändackorden. Det genomsnittliga aerodynamiska ackordet (MAC) kommer att passera genom skärningspunkten för dessa två linjer.

Genom att känna till storleken och positionen för MAR på flygplanet och ta den som baslinje, bestäm relativt den positionen för flygplanets tyngdpunkt, vingens tryckcentrum etc. Flygplanets aerodynamiska kraft är skapas av vingen och appliceras i mitten av trycket. Tryckcentrum och tyngdpunkten sammanfaller som regel inte och därför bildas ett kraftmoment. Värdet på detta moment beror på kraftens storlek och avståndet mellan CG och tryckcentrum, vars position definieras som avståndet från början av MAR, uttryckt i linjära termer eller som en procentandel av längden på MAR.

WING Drag Drag är motståndet mot rörelsen av ett flygplans vinge i luften. Den består av profil-, induktiv- och vågmotstånd: Xcr=Xpr+Hind+XV. Vågmotstånd kommer inte att beaktas, eftersom det uppstår vid flyghastigheter över 450 km/h. Profilmotståndet är uppbyggt av tryck- och friktionsmotstånd: Хpr=ХД+Хtr. Tryckmotstånd är skillnaden i tryck framför och bakom vingen. Ju större skillnaden är, desto större är tryckmotståndet. Tryckskillnaden beror på profilens form, dess relativa tjocklek och krökning, i figuren anges Cx - profilmotståndskoefficienten).

Ju större vingprofilens relativa tjocklek c, desto mer stiger trycket framför vingen och desto mer minskar det bakom vingen, vid dess bakkant. Som ett resultat ökar tryckskillnaden och följaktligen ökar tryckmotståndet. När ett luftflöde strömmar runt vingprofilen i anfallsvinklar nära kritiska ökar tryckmotståndet avsevärt. Samtidigt ökar dimensionerna på den virvlande kölvattenstrålen och själva virvlarna kraftigt. Storleken på friktionskrafterna beror på strukturen hos gränsskiktet och tillståndet hos vingens strömlinjeformade yta (dess strävhet). I ett laminärt gränsskikt av luft är friktionsmotståndet mindre än i ett turbulent gränsskikt. Följaktligen är ju större del av vingytan som flyter runt luftflödets laminära gränsskikt, desto lägre friktionsmotstånd. Värdet på friktionsmotståndet påverkas av: flygplanets hastighet; ytsträvhet; vingform. Ju högre flyghastighet, vingytan bearbetas med sämre kvalitet och vingprofilen är tjockare, desto större friktionsmotstånd.

Induktivt motstånd är en ökning av luftmotståndet i samband med bildandet av vinglyft. När ett ostört luftflöde strömmar runt en vinge uppstår en tryckskillnad över och under vingen. Som ett resultat strömmar en del av luften i vingändarna från en zon med högre tryck till en zon med lägre tryck

Vinkeln med vilken luftflödet som strömmar runt vingen med en hastighet V inducerad av en vertikal hastighet U avböjs kallas flödets snedställningsvinkel. Dess värde beror på värdet på den vertikala hastigheten som induceras av virvelbunten och den inkommande flödeshastigheten V

På grund av flödets avfasning kommer därför den verkliga anfallsvinkeln för den östra delen av vingen i var och en av dess sektioner att skilja sig från den geometriska eller skenbara anfallsvinkeln var och en med ett belopp. Som känt är lyftkraften hos vinge ^ Y är alltid vinkelrät mot det mötande flödet, dess riktning. Därför avviker vingens lyftkraftsvektor med en vinkel och är vinkelrät mot luftflödets riktning V. Lyftkraften kommer inte att vara hela kraften ^ Y " utan dess komponent Y, riktad vinkelrätt mot det mötande flödet

Med tanke på värdets litenhet anser vi lika med En annan komponent av kraften Y "kommer att vara Denna komponent är riktad längs flödet och kallas induktivt motstånd (Fig. presenterad ovan). För att hitta värdet på induktivt motstånd, det är nödvändigt för att beräkna hastigheten ^ U och flödesvinkeln. Beroende av flödesvinkeln på vingens bildförhållande , lyftkoefficienten Su och vingens form i plan uttrycks av formeln i termer av.

där Cxi är koefficienten för induktivt motstånd. Det bestäms av formeln. Det kan ses av formeln att Cx är direkt proportionell mot lyftkoefficienten och omvänt proportionell mot vingens bildförhållande. Vid en anfallsvinkel på noll lyft o kommer den induktiva reaktansen att vara noll. Vid superkritiska anfallsvinklar störs det jämna flödet runt vingprofilen och därför är formeln för att bestämma Cx 1 inte acceptabel för att bestämma dess värde. Eftersom värdet på Cx är omvänt proportionellt mot vingens bildförhållande har därför flygplan avsedda för flygningar över långa avstånd ett stort sidförhållande på vingen: = 14 ... 15.

WING aerodynamisk kvalitet Den aerodynamiska kvaliteten hos en vinge är förhållandet mellan lyftkraften och vingens dragkraft vid en given attackvinkel där Y är lyftkraften, kg; Q - dragkraft, kg. Genom att ersätta värdena för Y och Q i formeln får vi Ju högre aerodynamisk kvalitet på vingen, desto mer perfekt är den. Kvalitetsvärdet för moderna flygplan kan nå 14-15 och för segelflygplan 45-50. Det betyder att vingen på ett flygplan kan skapa ett lyft som är 14 till 15 gånger motståndet och för segelflygplan till och med 50 gånger.

Lift-till-drag-förhållandet kännetecknas av vinkeln. Vinkeln mellan lyftvektorerna och totala aerodynamiska krafter kallas lyft-till-släp-vinkeln. Ju större lyft-till-drag-förhållande, desto mindre lyftvinkel och vice versa. Vingens aerodynamiska kvalitet, som framgår av formeln, beror på samma faktorer som koefficienterna Cy och Cx, det vill säga på anfallsvinkel, vingform, vingform i plan, flyg M-tal och ytbehandling. PÅVERKAN PÅ ATTACKVINKELN Vid en ökning av anfallsvinkeln till ett visst värde ökar den aerodynamiska kvaliteten. Vid en viss attackvinkel når kvaliteten sitt maximala värde Kmax. Denna vinkel kallas den mest fördelaktiga anfallsvinkeln, naiv. är lika med noll. Effekten på lyft-till-drag-förhållandet för vingprofilens form är relaterad till bärytans relativa tjocklek och krökning. I det här fallet har formen på profillinjerna, formen på nosen och positionen för profilens maximala tjocklek längs kordan stor inverkan. För att erhålla högsta kvalitetsvärden är den bästa vingformen elliptisk med en rundad framkant.

Graf över den aerodynamiska kvalitetens beroende av anfallsvinkeln Bildande av sugkraft Beroende av den aerodynamiska kvaliteten på anfallsvinkeln och vingtjockleken Förändring i vingens aerodynamiska kvalitet beroende på M-talet

VING POLAR För olika beräkningar av flygegenskaperna för en vinge är det särskilt viktigt att känna till den samtidiga förändringen av Cy och Cx i intervallet för anfallsvinklarna. För detta ändamål konstrueras en graf över koefficientens Su beroende av Cx, kallad polär. Namnet "polär" förklaras av det faktum att denna kurva kan betraktas som ett polärt diagram byggt på koordinaterna för koefficienten för den totala aerodynamiska kraften CR och, var är lutningsvinkeln för den totala aerodynamiska kraften R mot riktningen av den mötande strömningshastigheten (förutsatt att skalorna Su och Cx antas vara desamma). Principen för konstruktionen av vingpolaren Wing polar Om en vektor från origo, i linje med bärytans tryckcentrum, dras till vilken punkt som helst på polaren, kommer det att vara en diagonal av en rektangel, vars sidor är lika till Сy och Сх. drag och lyftkoefficient från anfallsvinklar - den så kallade vingpolaren.

Polaren är konstruerad för en väldefinierad vinge med givna geometriska dimensioner och profilform. Ett antal karakteristiska anfallsvinklar kan bestämmas från vingpolaren. Nolllyftvinkeln o är belägen i skärningspunkten mellan polen och Cx-axeln. Vid denna anfallsvinkel är lyftkoefficienten noll (Сy = 0). För vingarna på moderna flygplan, vanligtvis o = Anfallsvinkel vid vilken Cx har det minsta Cx-värdet. min. hittas genom att dra en tangent till den polära parallellen med Cy-axeln. För moderna vingprofiler ligger denna vinkel i intervallet från 0 till 1°. Den mest fördelaktiga anfallsvinkeln är naiv. Eftersom vid den mest gynnsamma anfallsvinkeln är vingens aerodynamiska kvalitet maximal, vinkeln mellan axeln Сy och tangenten från origo, dvs kvalitetsvinkeln, vid denna anfallsvinkel, enligt formel (2. 19) , kommer att vara minimal. Därför, för att bestämma naiviteten, är det nödvändigt att dra en tangent till polaren från ursprunget. Beröringspunkten kommer att matcha det naiva. För moderna vingar ligger naiv i intervallet 4 - 6 °.

Kritisk anfallsvinkel krit. För att bestämma den kritiska anfallsvinkeln är det nödvändigt att rita en tangent till den polära parallellen med Cx-axeln. Beröringspunkten och kommer att motsvara krit. För vingarna på moderna flygplan är krit = 16 -30°. Anfallsvinklarna med samma lyft-till-drag-förhållande hittas genom att rita en sekant från origo till polaren. Vid skärningspunkterna hittar vi anfallsvinklarna (u) under flygning, där lyft-till-drag-förhållandet kommer att vara detsamma och nödvändigtvis mindre än Kmax.

AIRCRAFT POLAR En av de viktigaste aerodynamiska egenskaperna hos ett flygplan är flygplanets polar. Lyftkoefficienten för vingen Cy är lika med lyftkoefficienten för hela flygplanet, och luftfartygets luftmotståndskoefficient för varje attackvinkel är större än Cx för vingen med värdet av Cxvr. I detta fall kommer flygplanets polar att flyttas till höger om vingpolaren med Cx temp. Flygplanets polar är byggt med hjälp av data från beroenden Сy=f() och Сх=f(), erhållna experimentellt genom att blåsa modeller i vindtunnlar. Anfallsvinklarna på flygplanets polar fästs genom att horisontellt överföra anfallsvinklarna markerade på vingens polar. Bestämningen av aerodynamiska egenskaper och karakteristiska anfallsvinklar längs flygplanets polar utförs på samma sätt som det gjordes på vingpolaren.

Ett flygplans nolllyfts attackvinkel är praktiskt taget densamma som nolllyft attackvinkeln för en vinge. Eftersom lyftkraften är noll i vinkeln, vid denna anfallsvinkel är endast vertikal nedåtgående rörelse av flygplanet, kallad ett vertikalt dyk, eller en vertikal glidning i en vinkel av 90° möjlig.

Anfallsvinkeln vid vilken dragkoefficienten har ett minimivärde hittas genom att rita en tangent till den polära parallellen med Cy-axeln. När du flyger i denna anfallsvinkel kommer det att vara minst luftmotståndsförluster. Vid denna attackvinkel (eller nära den) utförs flygningen med maximal hastighet. Den mest gynnsamma anfallsvinkeln (naiv) motsvarar det högsta värdet av flygplanets aerodynamiska kvalitet. Grafiskt bestäms denna vinkel, såväl som för vingen, genom att dra en tangent till polaren från origo. Det kan ses från grafen att lutningen för tangenten till flygplanets polar är större än den för tangenten till vingpolaren. Slutsats: den maximala kvaliteten på flygplanet som helhet är alltid lägre än den maximala aerodynamiska kvaliteten för en enskild vinge.

Det framgår av grafen att flygplanets mest fördelaktiga anfallsvinkel är 2 - 3° större än vingens mest fördelaktiga anfallsvinkel. Den kritiska attackvinkeln för ett flygplan (crit) skiljer sig inte i sitt värde från värdet för samma vinkel för vingen. Förlängningen av klaffarna till startpositionen (= 15 -25°) gör att du kan öka den maximala lyftkoefficienten Sumax med en relativt liten ökning av luftmotståndskoefficienten. Detta gör det möjligt att minska den erforderliga minimiflyghastigheten, vilket praktiskt taget bestämmer flygplanets starthastighet under start. På grund av frigörandet av klaffarna (eller klaffarna) i startläget minskas startkörningen med upp till 25 %.

När klaffarna (eller klaffarna) skjuts ut till landningspositionen (= 45 - 60°) kan den maximala lyftkoefficienten öka upp till 80 %, vilket drastiskt minskar landningshastigheten och längden på löpningen. Däremot ökar luftmotståndet i detta fall mer intensivt än lyftkraften, så den aerodynamiska kvaliteten minskar avsevärt. Men denna omständighet används som en positiv operativ faktor - banans branthet ökar under glidning före landning och följaktligen blir flygplanet mindre krävande på kvaliteten på inflygningar i inriktningen av banan. Men när sådana M-tal uppnås vid vilka kompressibiliteten inte längre kan försummas (M > 0,6 - 0,7), måste lyft- och luftmotståndskoefficienterna bestämmas med hänsyn till korrigeringen för kompressibilitet. där Suszh är lyftkoefficienten med hänsyn till kompressibilitet; Suneszh är lyftkoefficienten för ett inkompressibelt flöde för samma anfallsvinkel som Suszh.

Upp till talen M = 0,6 -0,7 sammanfaller praktiskt taget alla polarerna, men vid stora antal ^ M börjar de skifta åt höger och ökar samtidigt lutningen till Cx-axeln. Förskjutningen av polarna till höger (med stor Cx) beror på en ökning av profilmotståndskoefficienten på grund av påverkan av luftkompressibilitet, och med en ytterligare ökning av antalet (M > 0,75 - 0,8) på grund av utseendet av vågmotstånd. En ökning av polarnas lutning förklaras av en ökning av koefficienten för induktivt motstånd, eftersom vid samma anfallsvinkel i ett subsoniskt flöde av komprimerbar gas börjar flygplanets lyft-till-drag-förhållande att minska från ögonblick effekten av kompressibilitet är märkbar.