Как возникает подъёмная сила крыла?
В ролике обсуждаются разные заблуждения и парадоксы, связанные с возникновением подъёмной силы крыла, а затем рассматривается модель возникновения подъёмной силы за счёт циркуляции воздуха вокруг крыла, предложенная Н.Е.Жуковским, и физические предпосылки возникновения этой циркуляции.
Ключевые слова: принцип Бернулли, законы Ньютона, парадокс Д'Аламбера, циркуляция, формула Жуковского, функция Жуковского, условие Кутта-Чаплыгина.
Благодарим вас за интерес к нашей работе!
Получить доступ к дополненным материалам и поддержать нас можно в нашем телеграм-канале: t.me/getaclass_channel/525
Новосибирский Государственный Университет
Физический факультет НГУ
www.nsu.ru/
00:00 подъёмная сила крыла
00:05 угол атаки или форма крыла?
00:52 эксперимент с грубым подобием аэродинамической трубы
01:39 повтор эксперимента с несимметричным профилем сильно выпуклым сверху
02:03 подъемная сила создается и за счет положительного угла атаки, и за счет выпуклости профиля
02:15 спортивные пилотажные самолеты
02:38 большие лайнеры
02:53 Бернулли или Ньютон
03:52 опыт с ниточками на задней кромке крыла
04:12 опыт с небольшой аэродинамической трубой
05:07 как возникает разность давлений на нижней и верхней поверхностях несимметричного профиля
06:53 видео, снятое в аэродинамической трубе Кембриджского Университета
08:08 давление на верхней поверхности крыла должно быть заметно меньше атмосферного
08:59 как идут линии тока
09:43 рисование, которое приводит к противоречию
10:45 выход из противоречия
11:15 как получается, что воздух перед крылом узнает о том, что ему надо подниматься вверх?
12:19 парадокс Д’Аламбера
14:07 обтекание профиля в форме тонкой дуги
14:48 математическая модель
15:11 линия тока, огибающая заднюю кромку крыла
15:41 Николай Егорович Жуковский - отец русской авиации
16:00 подъемная сила и циркуляция
16:16 опыт с планером из двух склеенных стаканчиков
17:43 обозначение минимального и максимального давления
18:17 уравнения, описывающие обтекание цилиндра и магнитное поле одинаковые
18:47 гений Жуковского и добавленная циркуляция
21:00 измерение подъемной силы без использования аэродинамических весов
21:19 условие Кутта-Чаплыгина
22:24 откуда берется закручивание потока вокруг крыла
24:06 традиционный заключительный вопрос
Про цвета в программе возник вопрос сразу, молодцы что ответили на него т.к. комментариев было бы много. В ролике была рассмотрена модель дозвукового крыла, а было бы интересно еще узнать как распределяется поток на сверхзвуке. Благодарю Андрея и Алексея. Рассказываете о сложном понятными опытами и словами.
@@jryuotube ну и где ж тут теория??? Так, баловство одно...
@@jryuotube нет, потому что в дозвуковой плоскопараллельной аэродинамике, в которой используется ТФКП, вязкость тоже не учитывается. Т.ч. и красота и сложность теории связаны не с ней. А есть ли, к примеру, вменяемое теоретическое обоснования "правила площадей"?
сам сразу не понял :) по привычке обозначаю наоборот - синий - низкое, а красный - высокое, а тут наоборот.
Ребята вы МОЛОДЦЫ! После этого ролика я был в ШОКЕ, и навсегда УВЕРОВАЛ В НАУКУ, особенно когда досмотрел до математических экспериментов Жуковского, это просто какой-то ...!!!!!! У меня нет слов, одни эмоции, это ж надо представить себе как до такого можно было додуматься с помощью математического моделирования, это просто чудеса какие-то! Воистину ВЕЛИК ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ РАЗУМ!!!!😮😮😮😮
За опыт отдельное спасибо👍
Спасибо за топовый комментарий, который не спойлерит ролик, но при этом показывает, что его стоит посмотреть!)
Блин, в школе мне такого не рассказывали... Спасибо вам; закрыл огромную "дырку" в знаниях.
В школе аэродинамику не учили.
@@user-gt3ew5tk7hно про крыло в учебниках физики и обучающих фильмах для школьников всё же был материал.
Спасибо, уважаю Ваш труд! *Лучшее* *наглядное* пособие для *детей* и *взрослых* ! Мои дети в обязательном порядке смотрят ваши видео на тему своих уроков физики! Среди любителей авиации витает много сказок и фейков! Метод про разницу скоростей - это следствие, а не причина. Древний "ударный метод Ньютона про воздушного змея" дает в 2-3 раза меньшую силу. Основная формула Кутта-Жуковского верна до некоторого предела. Было бы все так просто, не строили бы мы дорогущие аэродинамические трубы, да испытательные стенды.
Ай, спасибо огромное! С какой же душевностью Вы делаете свои ролики! Как же приятно, что есть люди, которых так радует физика )
Вам Спасибо Большое за Выпуск, Много раз спорил об этом
Суппер крутой канал! Так рад вашим видео! Спасибо вам большое!❤
О! Наконец-то полный обзор причин возникноаения подъёмной силы! А то как ни видео на ютубе по этой теме - так закон Бернулли, и на том всё с умным видом. А вы молодцы, широко взяли. Спасибо за видео!
Я в детстве думал, что подъём идёт за счёт грубой силы - накатом, как саням в снежную горку. Типа на скорости воздух презается в наклонённое крыло и тупо за счёт угла атаки толкает вверх. Поэтому неясно было почему делают обтекаемые крылья 😅
@@vladimirfasyura8191 в детстве, наверное, все так думают 🙃
@@vladimirfasyura8191я думал, что винты самолетов так делаются, по подобию водных.
с пользой пообедал, спасибо!)
Вот человек правильно ответил "внутри в центре вихря понижается давление, и соответственно, температура (ниже точки росы). При этом конденсируется влага. Получается мы видим центр жгута закрученного воздуха." А с закрылка он сходит потому, что в этом месте большая разница давлений и сильная неравномерность провоцирует сход вихря аналогичного концевому.
Спасибо за ваш труд!
Какие ж вы позитивныые! ❤
Мы стараемся; и нам самим очень интересно, что мы делаем. Хотя почитаешь некоторые комментарии под роликом и думаешь: есть люди абсолютно глухие, и до них мы не достучимся никогда. Это немного удручает.
@@schetnikov Здравствуйте, пусть вас не удручает, что до некоторых людей нельзя достучаться. "Можно привести коня к водопою, но нельзя заставить его пить." Вы предоставляете замечательный "водопой", а если кто-то отказывается "пить" - не ваша вина.
@@schetnikov не знаю, как раз большинство комментариев - такие же позитивные, как и вы сами. :) Да и споры по существу частно возникают, что тоже неплохо...
Ваши ролики надо в школах показывать!
Так наверное уже... Для этого, в общем-то, и делается всё...
@@gaHuJIa_Macmep хорошо, если хоть где-то...
@@wiktornajda я точно не знаю, но убеждён, что это уже делается. Ведь Августейший уделяет такое внимание образованию, так о нём заботится!..
Очень интересное видео! Спасибо большое за выпуск!🤔
Спасибо за Вашу полезную работу!
Хоть я это и знал, но с большим удовольствием посмотрел
Жаль, что в функции и теории Ютуб нельзя поставить два лайка, для каждого из ведущих!
Отличный канал, отличное видео. Как всегда.
Очень содержательный и даже весёлый ролик, большое спасибо!👍👏👏👏 Доступно и наглядно пояснили очень сложные явления физики. Но вопросы еще есть. 👍😉
Спасибо, продолжайте в том же духе
Спасибо за труд, было интересно смотреть 👍
ответ на вопрос: поскольку угол атаки на закрылках максимальный, следовательно под закрылками будет максимальное давление, а над закрылками минимальное, таким образом максимальный перепад давления будет на концах закрылок, поэтому там и возникают спутные вихри. а теперь можно так же подробно про экранолёты? ну пожалуйста, что вам сложно что ли... 😃
в этом же уроке можно рассмотреть и причины козления при посадке...
@@I___ козления?
@@intellectualcat4000 назови по-другому)
@@I___ а что это? первый раз слышу
@@intellectualcat4000 это когда самолёт вместо того чтобы остановиться, прыгает по полосе.)))
Отличный ролик! Но про постулат Кутта-Чаплыгина и его связь с силами вязкого трения надо было бы сказать. Обидно, что вы это упустили, ведь это одна из самых красивых вещей в аэродинамике. А времени бы это заняло совсем не много. Но вообще - класс! Почти все заблуждения разобрали. Я ж говорю - большие молодцы.
Спасибо. Всегда интересно Вас смотреть.
Очень интересно, спасибо!
Великолепный выпуск!
Большое Спасибо за видео. Тема действительно довольно спорная. Хотя крылья считать давно умеют, но об истинной природе явления ведутся споры даже среди маститых теоретиков. Некоторые дополнения. 1.а. хоть у пилотажных самолетов профиль и симметричный, но у них есть закрылки/элероны, которые, при отклонениях, делают его эффективно несимметричным. 1.б. симметричный профиль с округлой передней кромкой, даже без закрылков, при ненулевых углах атаки делается эффективно несимметричным, т.к. точка разделения верхнего и нижнего потоков смещается вниз. Соответственно средняя линия (от точки разделения до задней кромки) приобретает кривизну т.е. профиль становится эффективно несимметричным. 2. Есть крылья, которые не отбрасывают поток вниз. Компоновка "летающее крыло". Там закрылок играет роль стабилизатора и отбрасывает поток горизонтально и даже чуть вверх. Такие крылья имеют меньшую эффективность по подьемной силе (ПС), но они все равно имеют положительную ПС. 3. На самом деле явной циркуляции вокруг крыла нет. И сверху и *снизу* поток идет спереди назад. Но сверху быстрее, а снизу медленнее. И если векторно отнять от этого реального потока невозмущенный поток перед крылом, то останется разница - циркуляция.
1б. Это естественно. И причина здесь всё та же: хитрое поведение потоков на задней кромке, которое генерирует циркуляцию и смещает точку входа передней сепаратрисы в крыло.
Еще можно для интереса посмотреть профиль крыла самолета Як-38. Оно у него складное и его отлчно видно. Первое что приходит на ум - почему профиль перевернут?
3. Можно ещё одним способом взглянуть на возмущение потока перед крылом - это разница давлений. Возмущение от разницы давлений распространяется сразу по всему объёму воздуха, в том числе и перед крылом. Таким образом, поток заранее чувствует разницу давлений и искривляется вверх.
@@jryuotube 1.б "эффективно" - т.е. создает такой эффект. Симметричный профиль со скругленной передней кромкой при угле атаки создает эффект несимметричного. 2. ПС не только реактивна. Но и на разности давлений работает. И что, S-образный профиль отбрасывет поток вниз? 3. и я о том же. Просто при слове "циркуляция" у многих возникает представление о настоящей циркуляции, т.е. когда снизу поток идет в обратном направлении. Придрались к "Перед крылом". Ну, скажем, "далеко перед крылом", где еще не возмущен.
Еще один аэродинамик. Вы случайно не учителем физики работаете?
Спасибо, очень интересно! 👍🏻
Довелось устанавливать установку подобную с набором разных профилей, трубками Пито и аэродинамической трубой в самарском Аэрокосе. Лет пятнадцать назад это было. С интересом посмотрел, спасибо!
Приятно слышать:)
👍👍👍 Спасибо я порхаю! Всё очень понятно и доходчиво!
такие комфортные и классные🤗
Ролик познавательный, и рассчитан на взрослых дядек, для того чтобы перевернуть их мировоззрение. И это удалось. Что касается последнего вопроса - обратите внимание на винглеты на крыльях. Их для этого и ставят чтобы вихрей не было. Если бы был самолет без винглетов, след был бы и за закрылками, и за краями крыла. Короче со всех мест где поток срывается.
На самом деле, вихри есть и там и там (а иначе и быть не может, ведь в противном случае не было бы подъёмной силы крыла), просто одни вихри видны, а другие - нет. Собственно, вопрос-то именно в этом, а не в том, есть ли вихри - везде есть, это очевидно. По той же теореме Гельмгольца.
Начну с вопроса в конце. Используя ваше объяснение с циркуляцией. Выпущенный закрылок увеличивает кривизну профиля и его угол атаки. Значит, участок крыла с закрылком имеет большую циркуляцию, согласно теории Чаплыгина-Жуковского. Тогда крыло можно представить в виде двух П-образных вихрей, один как у исходного крыла, другой - добавок от закрылка размером с механизированный участок. И с каждого из 4 концов сходит вихрь, который мы и видим. Дальше чуть интереснее: циркуляция по размаху крыла неодинаковая. И тогда рассмотрев его как набор наложенных несущих П-вихрей мы увидим не просто 2 концевых жгута, а целую пелену. Её влияние на крыло можно легко посчитать, например, используя аналогию с током по закону Био-Савара-Лапласа. Так получилось эллептическое крыло (с эллиптической циркуляцией по размаху) Подъёмная сила профиля определяется как сумма подъёмной силы при 0°, которая зависит от кривизны профиля, и некого постоянного коэффициента на угол атаки: Y=Y⁰+k*a (k=dY/da). Отсюда даже видно, что имея положительный прогиб можно найти угол, при котором самолёт может лететь вверх шасси) Ещё на демонстрации линий тока начала дымных следов можно соединить между собой в линию, которая называется эквипотенциальной линией. Эти линии в стационарном течении перпендикулярны линиям тока. Раньше, изучая оба набора линий искали преобразование, которое превратит полученную кривую сетку в прямоугольную, как и предсказывал Жуковский.
а нельзя проще? - воздух перетекает из зоны высокого давления под закрылком в зону низкого, над закрылком через его концы. при этом из-за кругового движения и центробежной силы происходит резкое падение давления в центре вихря, которое и провоцирует конденсацию...) и вопрос даже был не об этом) а почему не на концах крыла?)
@@I___ тогда нужно было бы объяснять, почему на одной стороне закрылка давление выше, почему получившийся след сохраняется, почему он уносится вниз и куда девались другие следы, например, с внутренней стороны закрылка. А для этого как раз неплохо подходит теория несущего вихря. Тем более, что именно она упоминается в видео и логично было бы построить ответ на материале из него же.
@@waaaghtech9959 давление выше также как и на лопате повёрнутой плашмя к потоку. след сохраняется потому, что вода испаряется медленнее, потому, что нагревается медленнее, чем газ при резком расширении. с внутренней стороны закрылка следов и не должно быть, там повышенное давление. вот на внешней стороне будет образовыаться туман при 100% влажности. теория не подходит.
Спасибо !
Про финальный вопрос - на самих крыльях есть специальные антивихревые загибы вверх, а на закрылках - нет и быть не могут.
Черный парус благодарю - новое . Про вопрос ведущих в этом случае винглеты(законцовки) убирают концевые вихри, на закрылках винглет нет вот и вихрь.
как всегда интересно
Может стоит выпустить ролик про физику механизации крыла? 1. Закрылки увеличивают подьемную силу за счет увеличения площади крыла. Благодаря чему их испозование снижает скорости взлета и посадки, а следовательно и длину разбега и пробега и длину взлётно-посадочных полос. 2. Предкрылки направляют поток над крылом и дают возможность увеличить угол атаки. На некоторых самолётах, нарример Ан-2 они сами выдвигаются на больших углах атаки. 3. Интерсепторы на верхней кромке крыла посте касания шасси резко уменьшают подъёмную силу и позволяют тормозить колесами.
1. Закрылки увеличивают всего лишь площадь крыла? Или в большей степени кривизну профиля крыла и угол атаки?
Когда выдвигаются закрылки( кстати еще есть и предкрылки) то увеличивается и площадь крыла. Таким образом к основной площади крыла мы получаем довесок в виде закрылков, а они не имеют винегретов(законцовок крыла) таким образом вихрь индуктивного сопротивления крыла во влажном воздухе в следствии конденсации влаги становится отчетливо видным в районе закрылок.
Это не со всеми закрылками такое происходит,
лучшее видео про принцип аэродинамики! начал я вообще с истории "Летающих мерседесов". про циркуляцию, конечно, слабо понял
Очень хороший выпуск! Впрочем, они все хорошие.
Спасибо. Про спутные вихри в конце видео, вопроса: т.к. закрылки ещё больше тормозят воздушный поток. Получается ещё одно крыло поменьше, у которой есть свои кромки крыла, где и образуются вихри. Этот эффект виден отчётлевее, т.к. угол атаки закрылков больше, чем у основного крыла, и условия для преобразования воздушного потока, воды из него, выше. (разность давления делает своё дело)
Здравствуйте. Замечательное видео, но к последнему объяснению возникновения циркуляции есть замечания. Во всяком случае пример не очень корректный. В ходе полёта с профиля действительно сходит циркуляция, существует разгонный вихрь, но он будет виден только при изменении скорости потока. А то что мы видим это в основном неустойчивость вихревой пелены. А вихри на закрылках связаны с дополнительной подъемной силой на них
За возникновение циркуляции в этой модели с плавным обтеканием передней кромки, острой задней кромкой и малыми углами атаки отвечает хитрая неустойчивость потока на задней кромке.
@@schetnikov я бы сказал - требование конечности производной конформного отображения в угловой точке, что физически означает требование конечной скорости потока в этой точке и в близких к ней. А достигается это - силами вязкого трения, которые как раз и не дают скорости стать бесконечной (ибо силы вязкости пропорциональны градиенту скорости). Вот и получается, что вообще в модели мы вязкостью пренебрегаем (и это законно, т.к. она и вправду мала) кроме вот этой малой окрестности концевой острой кромки, в которой она и определяет всю картину обтекания. Очень жаль, что вы на этом не остановились.
Спасибо
На концах закрылков максимально повышается давление, а потом резко падает при срыве потока, соответственно повышается и резко падает растворимость воды в воздухе и водяной пар конденсируется локально в этой точке, что мы и наблюдаем как туманный след.
за кромкой закрылка давление низкое, так как влажноть велика, то это изменение давления увеличиват размер капель воды (конденсация) и вода в воздухе становится видимой.
вопрос же не этот был))) - а почему не на концах крыла?)
Спасибо за ролик. Интересно было бы узнать о потоках при сверхзвуковых скоростях
Вот там-то как раз всё и менее интересно. С математической точки зрения. Нет такой красивой и развитой теории. Больше эмпирика.
@@jryuotube да не согласен я.
Было неплохо прояснить про угол атаки у несимметричного профиля. А также показать, что произойдет если поток воздуха пустить задом на перед. То есть взять несимметричный профиль, нижняя кромка параллельна земле, а поток дует на острую часть, ну типа самолёт летит хвостом вперед. И провести все те же рассуждения.
Классно поясняете такую серьезную тему. Тут бы еще объяснить что такое воздух и как его молекулы ведут себя при давлениях, ведь без воздуха крыло так не работало бы. Так же эту тему можно сравнить с поведением крыла в воде.
Хотелось бы увидеть ролик про двигатель Стирлинга.
Спасибо !! и долгих лет жизни вам
Теперь то я понял, как работали "паруса" судна "Калипсо" Жака Ив Кусто.... помню школьником смотрел его путешествия и понять не мог, как судно движется
Принцип Бернулли это всего лишь принцип. Как в анекдоте :"Понять это невозможно, нужно просто запомнить". ( сол- фасол -вилька- тарелька). Его знать нужно и применять, но это не объясяет физику происходяего. Естественно для обычной логки человека предположить что горб профиля наоборот сжимает вверху газ и это должно привести к повышенному давлению над крылом.Это какое-то противоречие. В первом отрывке видео из иностранного университета хорошо видно как перед и немного под крылом скапливается сжимаемый поток воздуха и да! такая подушка сжатого воздуха даст силу удержания в потоке. Это при хорошем угле атаки. Но как это работает при нулевом угле атаки так и не понятно. Авторы - одни из самых лучших из учителей физики. Творческих успехов, здоровья и благополучия.
Это эффект Прандтля Глоерта,происходит из-за адиабатического понижения температуры,преимущественно в сырую,и прохладную погоду.Проще говоря,конденсируется влага,в воздухе.
С 11:15 вы объяснили явление "набегания" снежинок на лобовое стекло автомобиля. Столкновения не происходит, снежинки "заранее" обтекают стекло. В начале 2000-х попадалась статья научная, что это явление не объяснимо классической физикой, и придумывались кванты энергии для снежинок.
Спасибо, хорошая работа! Одно замечание, по определению в теореме Жуковского фигурирует не циркуляция потока вокруг профиля, а циркуляция скорости! Т.е. циркуляция это контурный интеграл по скорости вокруг профиля. Простыми словами можно сказать так - задача профиля повернуть поток с минимальными потерями, т.е. с максимальным качеством.
вы наверное педант. Формула для циркуляции была написана.
@@schetnikov У многих создаётся заблуждение о циркуляции потока вокруг крыла, а есть всего лишь разница скоростей по верхней и нижней поверхностям крыла - вот и весь мой педантизм. Вы абсолютно верно объяснили, что поле давления вокруг профиля - это проявление изменения импульса до и после крыла, (поворот потока) - и антагонизма Ньютона и Бернулли не существует.
@@concordru ох, да, по крайней мере один комментатор тут требовал чтобы ему показали эту циркуляцию в виде потока под крылом навстречу движению...
при игре в настольный теннис подобные силы возникают при вращении шарика, при подрезке и топ-спине
Вот вам еще тема для жарких споров (хоть и немного мимо) - контрруление на 2х колесной одноколейной технике
а что тут чудесного?)))
@@I___в том, что для совершения поворота, надо сначала повернуть в противоположную сторону
@@Mr_Zloben надо не повернуть, а быстро перенести самокат в сторону от центра тяжести. Я это делаю не рулём а подпрыгиванием вместе с самокатом.))) У мотоциклистов с этим трудности и они отводят машину рулём... ничего эпичного...
Мне кажется довольно интересной была бы тема "как поворачивает самолёт?". Хотя может она уже и была на канале? Там тоже бывают заблуждения. Например многие думают, что самолёт поворачивает просто из-за того, что он накреняется на одну сторону. И этого достаточно =).
По большей части этого действительно достаточно, хотя есть тонкости.
@@schetnikov ну имелось в виду, что при наборе крена возникает боковое скольжение, а это значит что поток воздуха "дует" на самолёт сбоку. Поэтому он оказывает давление на киль самолёта. Киль большой по площади и расположен далеко от центра, поэтому возникает заметный крутящий момент, в результате чего и меняется курс полёта. Получается такая самостабилизирующаяся система. Насколько помню большие гражданские самолёты благодаря этому не требуют использования руля направления, чтобы устранять скольжение в повороте. Всё происходит само собой, просто за счёт аэродинамики. Но спасибо за это нужно сказать как раз большому килю.
Вы рассуждаете на языке "причина-следствие", как будто здесь есть выделенная причина. Но причиной поворота в физическом смысле является центростремительная сила:)
@@schetnikov Возможно я рассуждаю криво с физической точки зрения =). Но всё-таки движение по дуге под действием единственной центростремительной силы не предполагает вращение вокруг оси. А здесь у нас комбинация двух движений. И получается нам нужно будет ввести две центростремительных силы (по аналогии с длинным грузом, который привязан не одной, а двумя верёвками за оба своих конца). Тогда мы и получим выравнивание ориентации вдоль нашей дуги. Хотя может я и не прав. Мне сложно даются абстракции, которые необходимы при разработке таких физических моделей.
@@mrgoodpeople Для движения по дуге окружности нужна одна центростремительная сила. Она и создаётся за счёт наклона крыла. А для разворота самолёта нужен ещё небольшой момент сил. И он возникакет за счёт работы киля и руля поворота.
Вообще, тут смысл в том, что наличие достаточного угла атаки является необходимым условием для подъемной силы достаточной величины, а профиль крыла - это приятное дополнение, такое же, как качество покраски и толщина слоя.
Эх, жаль раньше не видел вашего ролика и не смог правильно аргументировать свои интуитивные ощущения про двойную природу подъемной силы.
Закон Бернулли не объясняет, откуда берется скос потока (а он есть однозначно). А вот 3-й закон Ньютона явно говорит, что скос потока обязан быть, но никак не говорит о том, как из формы профиля этот скос (и какой именно) получается.
Срыв потока на самолётах с крыльями без винглетов (вот этих загнутостей вверх) происходит на концах крыла, если закрылки не выпущены. Это можно увидеть на спортивных самолётах и на самолётах второй мировой во время манёвров. Почему на пассажирских идёт с закрылков - ну, видимо, потому что винглеты уменьшают завихрения (они именно для этого и созданы), а силы, действующие на крыло, никуда магически не исчезают, так что приходится потоку срываться с самой дальней доступной для этого кромки. Кстати, решение отличное. Ведь чем ближе срыв потока к оси крена, тем устойчивее планер!
На последних кадрах можно заметить винглеты (направленные вверх) на концах крыльев, специально для того, чтобы уменьшить порождение вихрей.
Закон Био-Савара одновременно используется в аэродинамике и электромагнетизме
У самолета из вопроса на концах крыльев есть специальные поднятые вверх законцовки, которые препятствуют перетеканию воздуха из-под крыла над ним. Спутный след может образовываться с края закрылка потому, что закрылок удлиняет крыло и разница скоростей над крылом и под ним больше, а значит и давление в части крыла с закрылком меньше. И туда, к закрылку перетекает воздух с той части крыла, где нет закрылков.
Впечатлили. Но не забывайте, что скорость меньше скорости звука.
Тут сравнительно просто: Повышенная влажность, значит эффект Глоэтра-Прандтля наиболее выражен. Значит там, где эти струйки, там резкое падение давления. Закрылки во-первых в посадочном положении, т.е. чуть ли не висят вертикально, во-вторых края закрылков острые. Т.е. происходи срыв потока с краёв закрылка, образуя струйку пара у верхней поверхности закрылка, которую растягивает набегающий поток воздуха.
Здорово, что раскрыли тему популярных споров и их грамотное разрешение, сам когда-то был со стороны Ньютона по детской наивности. А вот это уравнение, которое w(z) = z + 1/z, оно лишь первое приближение формы крыла или реально используется в технике?
Один ведущий, по имени Джеймс Мэй, сказал очень важную информацию про воздух. "Когда ваша скорость 50 км/ч, воздух мягкий как молоко, а когда ваша скорость 400 км/ч, воздух твёрдый как подсохший кекс". То есть, физика полёта работает не только от массы аппарата и формы крыльев. Ещё есть смысл набирать большую скорость в воздухе
Расчитать профиль крыла из цилиндра без электроники - титаническая работа!
Турбулизация потоков на закрылках Перетекание на концевых сечениях крыла практически не происходит из-за установленных на них гребнях, предназначенный как раз для уменьшения перетекания и как следствие уменьшение сопротивления. При выпуске закрылков картина обтекания изменяется. На закрылках нет концевых гребней из-за чего ничто не мешает перетеканию воздуха и его турбулизации. Закрылки изменяют кривизну профиля крыла, вследствие чего увеличивается величина разности давлений воздуха(над крылом он становится ещё более разряженным, под крылом - давление растет), следовательно и явления перетекания воздуха происходят более эффектно.
Разница скоростей и давлений сосредоточеная в одном месте на оконцовке закрылков и крыле даёт такой эффект за счёт того что именно там возникает точка росы.
Классные дядьки...
Возможно используется щелевая конструкция закрылков и поток перетекает с нижней поверности на верхнюю через щель и обращуеься вихрь
Такой ютуб мы смотрим❤
Именно так и должны объяснять суть происходящих процессов при набегании потока воздуха на крыло. Я помню в школе на уроке физики нам объясняли, что подъемная сила возникает за счет разницы в длине пути, который проходит воздух сверху и снизу крыла. Для меня это было полной чушью, и в момент убило весь интерес к теоритической физике. Ведь, если верить тому, что рассказывал учитель и что было написано в учебнике, простейший бумажный самолетик летать не должен был. Но он летал. И именно тогда я окончательно оформил в своей голове принцип возникновения подъемной силы. Основным параметром является именно угол атаки. Именно он и только он создает подъемную силу. А форма крыла лишь дополняет и увеличивает/уменьшает подъемную силу. Даже вывел для себя своего рода "теорию", которая подтверждала мои умозаключения: вне зависимости от формы крыла, можно получить подъемную силу изменяя угол атаки, но даже идеальнейшей формой крыла невозможно получить подъемную силу при угле атаки меньше определенного значения.
Для увиличения подьемной силы находят профиль крыла под определенные задачи в аэродинамике
До просмотра я знал. После, перестал соображать. Парадокс!
Правильно ли я понимаю, что вихри за крылом образуют звуковые волны, которые, обгоняя воздушный поток, добегают до передней кромки крыла и там подталкивают воздух циркулировать вокруг него?
По сути дела да, вы это очень ясно выразили. Кстати, на кембриджском видео видно, как линии тока над и под крылом дрожат в такт со срывом вихрей за задней кромкой.
Подъёмная сила это хорошо, но есть ещё и сила сопротивления, которая сильно зависит от угла атаки.
Наглядно представить действие угла атаки можно высунув ладонь из окна автомобиля на хорошей скорости и покачать её вдоль потока воздуха.
Спутные вихри это вскипание воды растворенной в воздухе, в зоне минимального давления.
Спасибо, исчерпывающе :) Объяснение со сжиманием сечения, через которое проходит поток, очень наглядное и понятное. Раньше считал что дело только в угле атаки. Но еще не рассмотрен вопрос о том, что выпуклость впереди крыла отбрасывает молекулы воздуха вперед и вверх и этим создает область повышенного давления в этом направлении, так ли это? Насчет самолета предположу, что на концах крыльев у него винглеты (загнутые вверх законцовки), которые препятстсвуют циркуляции потока вокруг концов, а на концах закрылков винглетов нет, поэтому там есть циркуляция.
"выпуклость впереди крыла отбрасывает молекулы воздуха вперед и вверх и этим создает область повышенного давления" - с одной стороны да, но с другой стороны чуть ниже выпуклость отбрасывает их вперёд и вниз, так что вертикальные эффекты в значительной части компенсируются. А так как изначально подходящий воздух уже имел среднюю скорость немного вверх (см. 19:47), а после крыла она оказывается немного вниз, то, значит, на протяжении всего крыла оно воздух тянуло-толкало вниз по итогам немного больше, чем вверх (другими участками), а воздух, соответственно, толкал крыло в итоге вверх (хотя на некоторых участках, например на том, который вы описали, он крыло вниз толкает).
Выпуклость несимметричного профиля в данном случае это и есть угол атаки. Несимметричное крыло это симметричное крыло повёрнутое на небольшой угол так что одна сторона горизонтальна.
Интересное видео на эту тему было на канале Правда Жизни.
Складывается впечатление, что у вас на 11-ой минуте ошибка в рассуждениях, ведь даже на демонстрации из Кембриджа (на 23-ей минуте) видно, что потоки опускаются. Кажется, что локально в области крыла они и правда могут опускаться. А дальше как вы и заметили возникает проблема, что скорости не равны и из-за этого появляется разность давлений, поэтому в дальнейшем потоки будут подниматься выше и возвращаться на свой первоначальный уровень. Тут может быть хорошо было бы посмотреть на видео из кембриджа в большем масштабе, где будет видно как потоки ведут себя дальше. Ну или поставить эксперимент :) и проверить как ведет себя давление позади крыла в зависимости от координаты. P.S. видео очень крутое, крайне интересно смотреть и следить за вашим каналом :)
Обведите профильт крыла удалённым замкнутым контуром и попробуйте понять, что на нём происходит. Ведь подъёмная сила должна действовать и на весь объём воздуха внутри этого контура.
Спасибо за видео! Опыт со стаканчиками - это же эффект Магнуса?
Было бы интересно узнать от вас как поменяются рассуждения при рассмотрении сверхзвукового потока. Также интересно было бы узнать о физических процессах происходящих в "Vortex Tube" (эффект Ранка-Хилша).
В сверхзвуковом потоке никаких возмущений перед крулом конечно нет, зато есть скачки уплотнения, и разность давлений сверху и снизу крыла создаётся этими скачками.
До сих пор помню, как наш препод, перед экзаменом говорил: Нужно знать закон Бернули.... Без Бернули разговора не получится.... Давно это было....
Спасибо! Фамилия немецкого математика, которого звали Мартин Вильгельм Кутта, склоняется :)
по поводу тонких крыльев на 7:15. такие "крылья" до сих пор широко используют. это называется парус. На современных лодках парус работает как крыло и наибольшая скорость буден не тогда, когда дует фордевинд (прямо в корму), а при бейдевинде (диагонально спереди). В этом случае начинает в полную силу работать закон Бернулли, возникает подъёмная сила и ветер "тянет" лодку, а не толкает
А вы точно уверены, что профиль паруса выглядит именно так?
@@korolevastreet уверен
@@fedos7c1 я не уверен, что вы хорошо осведомлены, хотя бы потому что самый быстрый курс не бейдевинд, а бакштаг (по диагонали сзади)
На закрылках нагрузка больше, поэтому там в основном и генерируются вихревые потоки.
Так как на концах закрылков образуется вихревой поток(на крыльях он сглаживается винглетами), то там в области низкого давления снижается температура. Отсюда и конденсат воздуха
С концов крыльев вихри тоже срываются, также как и с концов отжатых закрылков в конце видео. Но это не тот сдвоеный вихрь гигантских размеров позади корабля, который образуется из-за необходимости замещения сбоков пустоты над опускающимся толстым и широким слоем воздуха позади самолёта. Гигантский сдвоеный спутный вихрь образуется ПОСЛЕ самолёта, а не на его крыльях.
При посадке и взлете закрылки или 15 или 30 градусов. Думаю разница с крылом велика и именно угол атаки создает такой эффект. Это ответ на вопрос в конце выпуска.
"Верхняя трубка тока, она как бы пережимается крылом " (5:45) Почему крыло не приводит к обычному сдвигу трубки тока, пусть даже с большей плотностью, но при неизменной скорости? "Пережатие" нуждается в дополнительном объяснении, если с одной стороны нет жёсткой границы, а текущее вещество сжимаемо.
Логичнее замерять скорость обтекания с верху и с низу крыла при разных углах атаки. Повышение давления на задней кромке вызвано низким давлением над верхней частью профиля крыла. Именно по этому,на реальном самолёте введены элероны и закрылки с соединением посредством щели между крылом и элероном и закрылком(давление вдали от края крыла ,под крылом больше,именно через щель,поддуваемым потоком и увеличивают скорость обтекания задней кромки крыла,чем выравнивают поток на задней кромке.
почему когда крыло изогнутое и сверху и снизу, снизу не работает эффект коанда ??