Садржај
- Једначина силе подизања
- Деривација једначине дизања
- Остале употребе коефицијента за подизање
- Калкулатор једнаџбе и коефицијента подизања
Без обзира да ли проучавате лет птица које туку крила да би се подигле у небо или подизање гаса из димњака у атмосферу, можете да проучите како се предмети подижу против силе гравитације како бисте боље научили о тим методама лета. "
За авионску опрему и беспилотне летелице које лете кроз ваздух, лет зависи од превазилажења гравитације, као и од рачуна силе силе ваздуха против ових објеката откад су браћа Вригхт изумила авион. Израчунавање силе подизања може вам рећи колика је сила потребна за те предмете у ваздуху.
Једначина силе подизања
Предмети који лете ваздухом морају да се суоче са силом ваздуха која се врши против себе. Када се предмет креће напријед кроз ваздух, сила вучења је део силе која делује паралелно са кретањем кретања. Дизање је, насупрот томе, део силе који је окомит на проток ваздуха или другог гаса или течности против објекта.
Ручно произведени авиони, као што су ракете или авиони, користе једнаџбу силе подизања Л = (Ц)Л ρ в2 А) / 2 за силу дизања Л, коефицијент подизања ЦЛ, густина материјала око објекта ρ ("рхо"), брзина в и подручје крила А. Коефицијент подизања сажима ефекте различитих сила на ваздушни објекат, укључујући вискозитет и стисљивост ваздуха и угао каросерије у односу на проток, што једнаџбу за израчунавање дизала чини много једноставнијом.
Научници и инжињери обично одређују ЦЛ експериментално мерењем вредности силе дизања и упоређивањем са брзином предмета, површином распона крила и густином течног или гасног материјала у који је предмет уроњен. Израда графикона дизања у односу на количину (ρ в2 А) / 2 би вам дао линију или скуп података који се могу множити са ЦЛ за одређивање силе дизања у једначини силе подизања.
Напредне рачунарске методе могу одредити прецизније вредности коефицијента за подизање. Међутим, постоје теоретски начини за одређивање коефицијента подизања. Да бисте разумели овај део једначине силе подизања, можете погледати изведбу формуле силе подизања и како се израчунава коефицијент силе подизања као резултат тих сила у ваздуху на објекту који доживљава дизање.
Деривација једначине дизања
Да бисте рачунали на безброј сила које утичу на објекат који лети кроз ваздух, можете да одредите коефицијент подизања ЦЛ као што ЦЛ = Л / (кС) за силу дизања Л, површина С и динамички притисак течности к, обично се мери у паскалима. Динамички притисак течности можете претворити у његову формулу к = ρу2/ 2 добити ЦЛ = 2Л / ру2С у којима ρ је густина течности и у је брзина протока. Из ове једначине можете је преуредити да бисте добили једнаџбу силе подизања Л = ЦЛ ρу2С / 2.
Овај динамички притисак течности и површина површине у контакту са ваздухом или флуидом такође јако зависе од геометрије ваздушног објекта.За објекат који се може приближити цилиндру, као што је авион, сила треба да се креће према телу предмета. Површина површине би тада била обим цилиндричног тела пута висине или дужине предмета, што вам даје С = Ц к х.
Такође можете да протумачите површину као производ дебљине, количина површине подељена по дужини, т , тако да када помножите дебљину са висином или дужином предмета, добићете површину. У овом случају С = т к х.
Однос између ових променљивих површина површине омогућава вам да графички или експериментално измерите у чему се разликују како би се проучио утицај силе око обода цилиндра или силе која зависи од дебљине материјала. Постоје и друге методе мерења и проучавања предмета у ваздуху помоћу коефицијента подизања.
Остале употребе коефицијента за подизање
Постоји много других начина приближавања коефицијента кривуље подизања. Како коефицијент за подизање треба да садржи много различитих фактора који утичу на лет авиона, можете га користити и за мерење угла који авион може да има у односу на земљу. Овај угао је познат као нападни угао (АОА), представљен са α („алфа“), а ви можете поново написати коефицијент подизања ЦЛ = ЦЛ0 + ЦЛαα.
Са овом мером од ЦЛ која има додатну зависност због АОА α, једначину можете поново написати као α = (ЦЛ + ЦЛ0) / ЦЛα и након експерименталног одређивања силе дизања за једну специфичну АОА, можете израчунати општи коефицијент подизања ЦЛ. Затим можете испробати мерење различитих АОА како бисте утврдили које вредности ЦЛ0 и ЦЛα најбоље би одговарао _._ Ова једначина претпоставља да се коефицијент подизања линеарно мења са АОА, тако да могу постојати неке околности у којима се тачнија једнаџба коефицијента може боље уклопити.
Да би боље разумели АОА о сили подизања и коефицијенту подизања, инжењери су проучавали како АОА мења начин на који авион лети. Ако графиконирате коефицијенте подизања према АОА, можете израчунати позитивну вредност нагиба, која је позната као дводимензионални нагиб кривуље подизања. Истраживања су, међутим, показала да након неке вредности АОА ЦЛ вредност се смањује.
Ова максимална АОА позната је као точка одлагања, са одговарајућом брзином одлагања и максимумом ЦЛ вредност. Истраживање дебљине и закривљености материјала авиона показало је начине израчунавања ових вредности када знате геометрију и материјал ваздухопловног предмета.
Калкулатор једнаџбе и коефицијента подизања
НАСА има мрежни апарат који приказује како једначина подизања утиче на лет авиона. Ово се заснива на калкулатору коефицијента дизања, и можете да га употребите за подешавање различитих вредности брзине, угла који ваздушни објект заузима у односу на земљу и површину коју предмети имају у односу на материјал који окружује авион. Апплет вам чак омогућава да користите историјске летјелице како бисте показали како су настали дизајнирани дизајни од 1900-их.
Симулација не односи на промену тежине ваздушног објекта услед промена у крилном делу. Да бисте одредили какав би ефекат могао да има, можете извршити мерења различитих вредности површинских површина на сила подизања и израчунати промену силе подизања коју би те површине изазвале. Такође можете израчунати гравитациону силу коју би различите масе имале користећи В = мг за тежину због гравитације В, масе м и константе гравитационог убрзања г (9.8 м / с2).
Можете користити и "сонду" коју можете усмеравати око ваздушних предмета како бисте показали брзину у различитим тачкама дуж симулације. Симулација је такође ограничена да се авион приближава употребом равне плоче као брзо, прљаво израчунавање. Ово можете да користите за приближавање решења једначине сила подизања.