სწავლობთ თუ არა ფრინველების ფრენას, რომლებიც ფრთებს სცემენ ცაში ასასვლელად, ან გაზის ბუხარიდან გაზიდან ატმოსფეროს, შეგიძლიათ შეისწავლოთ თუ როგორ იწევიან ობიექტები მიზიდულობის ძალისგან, უკეთ რომ გაეცნონ ამ მეთოდებს "ფრენა."
თვითმფრინავების აღჭურვილობისა და თვითმფრინავებისთვის, რომლებიც ჰაერში იწევს, ფრენა დამოკიდებულია სიმძიმის დაძლევაზეც როგორც ამ ობიექტების საჰაერო ძალების აღრიცხვა მას შემდეგ, რაც ძმებმა რაიტებმა გამოიგონეს თვითმფრინავი ამწევი ძალის გაანგარიშებით შეიძლება გითხრათ, თუ რამდენი ძალაა საჭირო ამ ობიექტების სადესანტო გაგზავნისთვის.
ლიფტის ძალის განტოლება
საჰაერო ხომალდში მყოფ ობიექტებს უწევთ გამკლავება საკუთარ თავზე განხორციელებული ჰაერის ძალას. როდესაც ობიექტი ჰაერის მეშვეობით წინ მიიწევს, ჩათრევის ძალა არის ძალის ის ნაწილი, რომელიც მოძრაობის ნაკადის პარალელურად მოქმედებს. პირიქით, ლიფტი არის ძალის ის ნაწილი, რომელიც პერპენდიკულარულია ჰაერის ან სხვა გაზის ან სითხის ნაკადის მიმართ ობიექტზე.
ადამიანის მიერ შექმნილი თვითმფრინავები, როგორიცაა რაკეტები ან თვითმფრინავები, იყენებენ ამწევი ძალის განტოლებას
L = \ frac {C_L \ rho v ^ 2 A} {2}
ლიფტის ძალისთვისლ, აწევის კოეფიციენტიგლ, მასალის სიმკვრივე ობიექტის გარშემოρ("rho"), სიჩქარევდა ფრთა ფართობია. ლიფტის კოეფიციენტი აჯამებს სხვადასხვა ძალების გავლენას სადესანტო ობიექტზე, მათ შორის სიბლანტეს და ჰაერის და სხეულის კუთხის შეკუმშვადობა ნაკადის მიმართ, რის შედეგადაც ლიფტის გაანგარიშების განტოლება ბევრად იზრდება უფრო მარტივი.
როგორც წესი, ამას მეცნიერები და ინჟინრები განსაზღვრავენგლექსპერიმენტულად ლიფტის ძალის მნიშვნელობების გაზომვით და მათ ობიექტის სიჩქარესთან, ფრთების ფართობთან და სითხის ან გაზის მასალის სიმკვრივის შედარებაში. ლიფტის და გრაფიკის შედგენა რაოდენობის (ρ v2 ა) / 2მოგცემთ ხაზის ან მონაცემთა წერტილების ერთობლიობას, რომელთა გამრავლება შესაძლებელიაგლლიფტის ძალის განტოლებაში ლიფტის ძალის დასადგენად.
უფრო მოწინავე გამოთვლითი მეთოდებით შეიძლება დადგინდეს ლიფტის კოეფიციენტის უფრო ზუსტი მნიშვნელობები. ლიფტის კოეფიციენტის განსაზღვრის თეორიული გზები არსებობს. ამაღლების ძალის განტოლების ამ ნაწილის გასაგებად შეგიძლიათ ნახოთ ლიფტის ძალის ფორმულის წარმოება და როგორ გამოითვლება აწევის ძალის კოეფიციენტი ამ საჰაერო ძალების შედეგად ობიექტზე, რომელსაც განიცდის აწევა.
ლიფტის განტოლების დერივაცია
ანგარიშის გასათვალისწინებლად, თუ რა რაოდენობის უზარმაზარი ძალები მოქმედებენ ჰაერში მფრინავ ობიექტზე, შეგიძლიათ განსაზღვროთ აწევის კოეფიციენტიგლ როგორც
C_L = \ frac {L} {qS}
ლიფტის ძალისთვისლ, ზედაპირის ფართობისდა სითხის დინამიური წნევაq, ჩვეულებრივ იზომება პასკალებით. თქვენ შეგიძლიათ გადააკეთოთ სითხის დინამიური წნევა მის ფორმულად
q = \ frac {\ rho u ^ 2} {2}
მიღება
C_L = \ frac {2L} {\ rho u ^ 2 S}
რომელშიცρარის სითხის სიმკვრივე დაშენარის ნაკადის სიჩქარე. ამ განტოლებიდან შეგიძლიათ შეცვალოთ იგი ლიფტის ძალის განტოლების მისაღებად.
ეს დინამიური სითხის წნევა და ზედაპირის ზედაპირი ჰაერთან ან სითხის კონტაქტში ასევე მნიშვნელოვნად არის დამოკიდებული სადესანტო ობიექტის გეომეტრიაზე. ობიექტისთვის, რომელიც შეიძლება მიუახლოვდეს, როგორც ცილინდრი, მაგალითად, თვითმფრინავი, ძალა უნდა გაიზარდოს ობიექტის სხეულიდან გარეთ. ამრიგად, ზედაპირის ფართობი იქნება ცილინდრული სხეულის გარშემოწერილობა ობიექტის სიმაღლეზე ან სიგრძეზე, რაც მოგცემთS = C x სთ.
თქვენ ასევე შეგიძლიათ ინტერპრეტაცია გაუწიოთ როგორც სისქის პროდუქტს, სიგრძის გაყოფილი ფართობის რაოდენობას,ტ, ისეთი, რომ სისქეზე გამრავლებული ობიექტის სიმაღლეზე ან სიგრძეზე, მიიღე ზედაპირის ფართობი. Ამ შემთხვევაშიS = t x სთ.
თანაფარდობა ზედაპირის ამ ცვლადებს შორის საშუალებას გაძლევთ დახატოთ ან ექსპერიმენტულად გავზომოთ, თუ რატომ განსხვავდებიან ისინი მათი შესწავლისთვის ან ძალის მოქმედება ცილინდრის გარშემოწერილობის გარშემო ან ძალა, რომელიც დამოკიდებულია სისქეზე მასალა ლიფტის კოეფიციენტის გამოყენებით ჰაერში გადატანილი საგნების გაზომვისა და შესწავლის სხვა მეთოდები არსებობს.
ლიფტის კოეფიციენტის სხვა გამოყენება
ლიფტის მრუდის კოეფიციენტის დაახლოების მრავალი სხვა გზა არსებობს. იმის გამო, რომ ლიფტის კოეფიციენტი უნდა შეიცავდეს თვითმფრინავის ფრენაზე გავლენის სხვადასხვა ფაქტორს, მისი გამოყენება ასევე შეგიძლიათ გაზომოთ კუთხე, რომელიც შეიძლება თვითმფრინავმა მიიღოს მიწის მიმართ. ეს კუთხე ცნობილია როგორც შეტევის კუთხე (AOA), წარმოდგენილიაα("ალფა"), ხოლო ლიფტის კოეფიციენტის ხელახლა დაწერა შეგიძლიათ
C_L = C_ {LO} + C_ {L \ alpha} \ alpha
ამ ღონისძიებითგლრომელსაც აქვს დამატებითი დამოკიდებულება AOA α- ს გამო, შეგიძლიათ განტოლება თავიდან დაწეროთ როგორც
\ alpha = \ frac {C_L + C_ {LO}} {C_ {L \ alpha}}
და, ერთი სპეციფიკური AOA– სთვის, ლიფტის ძალის ექსპერიმენტულად განსაზღვრის შემდეგ, შეგიძლიათ გამოთვალოთ C– ს ზოგადი კოეფიციენტილ. ამის შემდეგ, შეგიძლიათ სცადოთ სხვადასხვა AOA– ს გაზომვა, თუ რომელი მნიშვნელობების დასადგენადგL0დაCLα საუკეთესოდ მოერგებოდა.ეს განტოლება ითვალისწინებს, რომ აზიდვის კოეფიციენტი ხაზოვნად იცვლება AOA– ს შესაბამისად, შეიძლება არსებობდეს გარკვეული გარემოებები, რომლებშიც უფრო ზუსტი კოეფიციენტის განტოლება უკეთესად ჯდება.
AOA– ს უკეთ გასაგებად ლიფტის ძალისა და აწევის კოეფიციენტის შესახებ, ინჟინრებმა შეისწავლეს თუ როგორ ცვლის AOA თვითმფრინავის ფრენას. თუ თქვენ ადგენთ აზიდვის კოეფიციენტებს AOA- სთან მიმართებაში, შეგიძლიათ გამოთვალოთ ფერდობის დადებითი მნიშვნელობა, რომელიც ცნობილია როგორც ორგანზომილებიანი აწევა-მრუდის ფერდობზე. კვლევამ აჩვენა, რომ AOA- ს გარკვეული მნიშვნელობის შემდეგ,გლ ღირებულება მცირდება.
ეს მაქსიმალური AOA ცნობილია როგორც შეჩერების წერტილი, შესაბამისი შეჩერებული სიჩქარით და მაქსიმუმითგლღირებულება თვითმფრინავის მასალის სისქეზე და გამრუებაზე ჩატარებულმა კვლევამ აჩვენა ამ მნიშვნელობების გამოთვლის გზები, როდესაც გეცოდინებათ სადესანტო ობიექტის გეომეტრია და მასალა.
განტოლებისა და ლიფტის კოეფიციენტის კალკულატორი
NASA– ს აქვს ონლაინ აპლეტი, რომელიც აჩვენებს თუ როგორ მოქმედებს ლიფტის განტოლება თვითმფრინავების ფრენაზე. ეს დაფუძნებულია აწევის კოეფიციენტის კალკულატორზე და მისი საშუალებით შეგიძლიათ დააყენოთ სიჩქარის განსხვავებული მნიშვნელობები, ობიექტი იღებს მიწის და ზედაპირის მიმართ, რაც ობიექტებს აქვთ საჰაერო ხომალდის მიმდებარე მასალის მიმართ. აპლეტი საშუალებას გაძლევთ გამოიყენოთ ისტორიული თვითმფრინავიც იმის საჩვენებლად, თუ როგორ განვითარდა ინჟინერიული დიზაინები 1900-იანი წლებიდან მოყოლებული.
სიმულაცია არ ითვალისწინებს საჰაერო სადესანტო ობიექტის წონის ცვლილებას ფრთის არეში ცვლილებების გამო. იმის დასადგენად, თუ რა ეფექტი ექნება ამას, შეგიძლიათ გააკეთოთ ზედაპირის სხვადასხვა მნიშვნელობის გაზომვები ფართობებს ექნებათ ამწევი ძალა და გამოთვლით ლიფტის ძალის ცვლილებას, რაც ამ ზედაპირების არეებს ექნებოდათ მიზეზი. თქვენ ასევე შეგიძლიათ გამოთვალოთ გრავიტაციული ძალა, რომელიც სხვადასხვა მასას ექნებოდა W = მგ წონისთვის სიმძიმის W, მასის m და გრავიტაციული აჩქარების მუდმივი g (9.8 მ / წმ) გამო2).
ასევე შეგიძლიათ გამოიყენოთ "ზონდი", რომლის გადაადგილება შეგიძლიათ სადესანტო ობიექტების გარშემო, სიმულაციის გასწვრივ სხვადასხვა წერტილში სიჩქარის საჩვენებლად. სიმულაციური ასევე შეზღუდულია, რომ თვითმფრინავის მიახლოება ხდება ბრტყელი ფირფიტის გამოყენებით, როგორც სწრაფი, ბინძური გაანგარიშება. ამის გამოყენება შეგიძლიათ ლიფტის ძალის განტოლების მიახლოებითი ამოხსნებისთვის.