Är det låga lufttrycket på toppen av vingen den största bidragsgivaren att lyfta?

Navigera dina svar
7

Jag är typ av gammal tid flyer. Började flyga med de primitiva hängglidorna med titanram och åkreglaget runt 1966 och sedan efter några nära samtal och bli äldre bytte jag till små flygplan som Cessna 172 och Cherokee Warrior.

Men från mitt årtionde att flyga dessa glidflygplan kommer jag ihåg gånger när mitt vinge tyg hade kollapsat, för jag måste ha drabbats av en snabb downdraft. Jag var tvungen att trycka tillbaka den och hålla den där några sekunder för att stoppa stallet. Jag var tvungen att applicera en väsentlig uppåt kraft för att trycka tyget tillbaka till flygplansformen. Så jag vet hur kraftfull nedströmmen är.

Om vi ser det totala trycket på toppen av vingen
 $ P_ {wing} = P_ {atm} - \ frac {1} {2} \ cdot \ frac {dm} {dt} \ cdot v_z ^ 2 $
och vertikal hastighet $ v_z = sin (\ alpha) $, så genom att multiplicera $ v_z $ av Wing-ytan får vi vertikala nedflödet och pluggar den i ovanstående ekvation får vi en grov uppskattning av hiss som orsakas av lågt tryck på toppen .
Jagharkontrolleratmångareferenseromhurlyftskapasochharintehittatnågonsomhänvisartilldenhärstoradelenavhissensomjagpersonligenharupplevt.Harjagmissatnågot?

Jagläggertillenfinskissavmigsomroddarenbåt.Användadennainställningsomendåligmansvindtunnel.
Omdufördröjerattdulyfterdinradislutetavsinstrokekommerdenattglidatillbakameddinfartskraft.Omduhållerradenstabilsomvisaspåskissochtvingadenattdrabakomdig,vadhänder?
Detskaparenlitensvullnad,medvattensomtvättarutsidanavradenlitehögre,somvisaspåskissenpåröd,ochpåinsidanavradenskapasenvirvelframochvattentvättarradenlitelägreänsjönnivå,visasigrönt.

Minfrågaärdetta:EfteratthagranskatmångaundersökningaravlaboratorierochNASAochmångaandraintresserade,ävenprestigefylldauniversitet,finnermanmindreviktviddennabetydandedelavlyftensdynamik:lågttryckpåtoppenavvingensomorsakarlufttillspillanerförattfyllaigenomattkonverteraendelavatmosfärstryckettillkinetiskenergi,samtidigtsomvevenstoppavfullkraftavomgivandeatmosfärstrycklindras
Jaggjordeenväldigtgrovuppskattningmedantagandetatt176Cessna172-vingenavCessna172gjordesavplattbalsaochkomuppmedca850lbsvid55knvilketärrotationshastigheten.

Jag är bekant med accepterade teorier som Newtons förändring av fart i luftström och NACA-flygblad.

    
uppsättning kamran 28.07.2016 00:15

3 svar

10

Du måste ha läst fela källor. Lågt tryck på vingen övre ytan är verkligen den viktigaste källan till hissen. Den omgivande luften suger vingen upp så mycket som den skjuter upp den underifrån .

På en platt platta är insatsen av sug och tryck ungefär lika. På en vinge med en tjock flygplatta, läggs ytterligare tillsats på båda sidor på grund av vevens förskjutningseffekt så att den resulterande negativa tryckförändringen på den övre ytan blir större än den positiva tryckförändringen på botten. Vid låga angreppsvinklar får du till och med sug på båda sidor.

Din tryckberäkning är kanske till hjälp för den genomsnittliga tryckskillnaden mellan båda sidor av vingen, men det kommer inte att ge ett korrekt värde för absolut tryck. Det är bättre att beräkna hissen från den momentförändring som förorsakas av luften av vingen, som visas i detta svar .

Ditt exempel med raden är väl vald: Vattenhöjdets lokala höjdskillnad till ostörd havsnivå motsvarar den lokala tryckskillnaden för statiskt tryck (en högre vattennivå betyder högre tryck) och visar ungefärliga förhållanden på en sektion av vingen. Raden är som en lutad platt platta. Du kan även ändra vinkeln på raden och se ytterligare efterföljande virvel när den flyter bort från raden.

Nu för hänggliderna: De är sällsynta eftersom flygplansformen beror på lokalt tryck och tidiga modeller använde inte längsgående förstyvningar så att trycket över tyget kunde invertera när vingen fångade en negativ angreppsvinkel ett ögonblick . Du har tur att du kunde trycka på tyget igen: Flera tidiga hängsvängpiloter kunde inte återhämta sig och föll till deras död. Detta hände när konstruktörer försökte öka bildförhållandet mellan den ursprungliga Rogallo-formen på sina glidflygplan. Jag vet bara ett tyskt ord för detta fenomen: Flattersturz.

    
svaret ges 28.07.2016 21:28
0

Frågan är: "Är lågtrycket på toppen av vingen den viktigaste bidragsgivaren till hissen."

Det beror på hur du definierar "den stora" bidragsgivaren. Men svaret måste vara ja eftersom lågt tryck på toppen av vingen är en av ingredienserna i receptet för hiss och flygplan. Så låt oss ta en titt på vad som händer, och du kan bestämma hur stor är viktig.

Första vingarna har ingen hiss när de står stilla, och när vingen går genom luften - snabbare och snabbare - börjar receptet att komma ihop. Så hastighet är också en viktig faktor. Hastigheten när den strömmar över toppen av vingen skapar ett sammanhängande luftflöde som mycket liknar vatten som strömmar i en flod. Tänk dig att kasta en pinne i snabbt rörligt vatten och staven bärs bort. När den snabbt flyta sammanhängande luften flyter över vingeens topp, uppstår molekylerna ovanpå vingen i flödet och de lämnar platsen där de var och lämnar ett vakuum bakom sig. Ju snabbare hastigheten desto större flöde desto större är vakuumet. Så - sammanhängande luftflöde är också en stor bidragsyter.

För det andra har vi ingen "lift" utan en reaktion underifrån. En uppåtriktad kraft som faktiskt är den kraft som håller planet upp i luften. Var kommer denna hiss från? Det kommer från den dynamiska kampen hos elektronen inne i atomen. Du ser - elektroner är så små att vingeens fasta skinn är som ett kedjelänkstängsel till elektronen och så kan elektronerna inuti atomerna under vingen se (känna) vakuumhålet och de rör sig "en massa för att fylla tomrummet - men det finns ett problem! Atomen som håller elektronen inne i magen är för stor för att komma in i vevets kedjelänk (fasta) hud, så som elektronen strävar efter att fylla vakuumet på toppen, drar det atomen i vingens undersida. När atomen träffar vingeytan är det ögonblicket när potentiell energi omvandlas till kinetisk energi, och hissen uppträder. Ju större tryckskillnaden är, desto hårdare elektroner bogserar på de för stora atomerna. Så universums mandat om att elektronämnet fyller ingenting, är en annan "viktig bidragsgivare" till flygplanslyften.

Så ja - vakuumet är viktigt, men det är egentligen bara en bete. Den viktigaste delen av hissen är när energin omvandlas från potentiell till kinetisk, och den finns i den inre kampen för atomens och elektronförhållandets dynamik. Men då igen ... reaktionen skulle inte hända om betet vakuum inte existerade, jag tror att jag ger vakuum lika stor betydelse. Det är precis som "kyckling eller ägg". Så, vilken är den viktigaste ingrediensen i receptet för flygplanflygning. Det visar sig att alla ingredienser är viktiga och fungerar som en. Vakuum är bara en av ingredienserna.

    
svaret ges 01.01.2019 02:29
-1

Den verkliga orsaken till lyft och den logiska orsaken till att ett föremål rör sig upp är verkligen en tryckskillnad. Men hur denna tryckskillnad skapas är en av de mest missförstådda sakerna i fysiken.

Det korta svaret är att en vinge ger en kraft i uppåtriktad riktning (eller nedåt vid negativ lyft). Denna kraft verkar mot lufttrycket som kommer från ovanför vingen, vilket resulterar i en tryckminskning på toppen. Men på undersidan arbetar denna kraft nu med lufttrycket som kommer från under vingen, med resultatet en tryckökning från nedan. Nettoeffekten är uppåt. Jag gjorde den här videodemonstrationen för att visa hur tryckskillnad på grund av flödesvridning är orsaken till lyft istället för tryck skillnad på grund av Bernoulli-principen.

Ett längre svar är dolt i den här fysiska förklaringen om hissens centrum som jag skrev i en annan publikation:

Mycket är skrivet om trycket eller hissens centrum - vilket är faktiskt samma - men få människor vet vad det egentligen är i fysisk mening. Centret för tryck, förkortat som CP eller CL, är en viktig faktor i aerodynamiken, eftersom dess position i förhållande till tyngdpunktsgränsen (CG) uppskattar ett viktigt sätt att stabilisera ett flygsystem.

För att verkligen förstå vad trycket är, är det viktigt att först förstå den sanna principen bakom lyftproduktionen som handlar om acceleration av luft som orsakas av att luften vrids. Oavsett om ett luftflöde slocknar längs en vings övre sida eller längs nedre sidan, för att vrida flödet, krävs det att en kraft verkar på den. Den kraft som är ansvarig för att vända luft längs både övre och nedre sidan är viskositeten hos luften. Jämför detta med en viskös vätska som sticks mer till din hand än en mindre viskös vätska. När luften sticks till vingeytan, kan den utmana en kraft på vingen. Detta är för att motverka den kraft som vingen verkar på luftflödet genom att vrida ner det. Eller med andra ord: den välkända åtgärden = reaktionsprincipen, skriven av Newtons tredje lag.

Center of Pressure är Action = Reaktionspunkt

Denna åtgärd = reaktionspunkten är hissens mittpunkt eller mittpunkten för trycket. Det kallas hissens centrum eftersom det är den punkt där lyftkraften verkar på en lyftyta (vinge) eller lyftkonfiguration (flygplan). Det kallas tryckpunkten eftersom detta är den genomsnittliga punkten för allt tryck som verkar på lyftytan eller lyftkonfigurationen. Inse att när luften böjs nedåt av vingen, utövar luften en kraft på vingen i motsatt riktning vilket innebär att den lägger till trycket på vings undersida med resultatet en större vektor i uppåtriktningen. Men på flygplans övre sida har vi nu en mindre vektor som trycket sänks eftersom det här är ett avdrag för trycket på vingen som orsakas av kraften i uppåtriktningen. Resultatet är en netto kraft uppåt. Denna vertikala tryckminskning är den verkliga lyftkraften.

Felaktig förklaring

En mycket vanlig felaktig förklaring av trycket är att det beror på trycksänkning på grund av Bernoulli-principen ovanpå vingen. Det snabbare luftflödet över toppen av vingen orsakar faktiskt ett tryckfall på denna plats men detta är överlägset inte jämförbart i storleksordningen till den tryckminskning som orsakas av flödet vrider som beskrivits ovan. Därför är det snabbare luftflödet över toppen av vingen inte orsaken till hissgenerationen, men flödesvridningen är den verkliga orsaken.

Ett mer avancerat svar om den verkliga mekanismen för lyft jag skrev här

    
svaret ges 12.12.2018 13:34

Läs andra frågor om taggar Kärlek och kompatibilitet Skor Gear 12 Stjärntecken Grunderna

Is TSA rescreening krävs när transiterar internationellt via Orlando flygplats? Has Chewbacca rev sig någons arm ut?