Katika kila ofisi ya muundo wa anga kuna hadithi kuhusu kauli ya mbunifu mkuu. Mwandishi pekee wa taarifa ndiye anayebadilika. Na inaonekana kama hii: "Nimekuwa nikishughulika na ndege maisha yangu yote, lakini bado sielewi jinsi kipande hiki cha chuma kinaruka!". Hakika, baada ya yote, sheria ya kwanza ya Newton bado haijafutwa, na ndege ni wazi zaidi kuliko hewa. Ni muhimu kufahamu ni nguvu gani hairuhusu mashine yenye tani nyingi kuanguka chini.
Njia za usafiri wa anga
Kuna njia tatu za kusafiri:
- Aerostatic, wakati wa kuinua kutoka ardhini hufanywa kwa usaidizi wa mwili ambao mvuto wake mahususi ni wa chini kuliko msongamano wa hewa ya angahewa. Hizi ni puto, vyombo vya anga, probe na miundo mingine inayofanana.
- Inayotumika, ambayo ni nguvu mbaya ya mkondo wa ndege kutoka kwa mafuta yanayoweza kuwaka, ambayo huruhusu kushinda nguvu ya uvutano.
- Na, hatimaye, mbinu ya aerodynamic ya kuunda lifti, wakati angahewa ya Dunia inapotumika kama nyenzo shirikishi kwa magari mazito kuliko hewa. Ndege, helikopta, gyroplane, glider na, kwa njia, ndege husogea kwa kutumia njia hii mahususi.
Nguvu za angani
Ndege inayotembea angani huathiriwa na nguvu kuu nne za pande nyingi. Kwa kawaida, vekta za nguvu hizi zinaelekezwa mbele, nyuma, chini na juu. Hiyo ni karibu swan, kansa na pike. Nguvu inayosukuma ndege mbele inatolewa na injini, nyuma ni nguvu ya asili ya upinzani wa hewa, na chini ni mvuto. Naam, badala ya kuruhusu ndege kuanguka - lifti inayotokana na mtiririko wa hewa kutokana na mtiririko wa bawa.
Mazingira ya kawaida
Hali ya hewa, joto lake na shinikizo vinaweza kutofautiana kwa kiasi kikubwa katika sehemu mbalimbali za uso wa dunia. Ipasavyo, sifa zote za ndege pia zitatofautiana wakati wa kuruka katika sehemu moja au nyingine. Kwa hiyo, kwa urahisi na kuleta sifa zote na mahesabu kwa denominator ya kawaida, tulikubaliana kufafanua kinachojulikana hali ya anga na vigezo kuu zifuatazo: shinikizo 760 mm Hg juu ya usawa wa bahari, wiani wa hewa 1.188 kg kwa mita ya ujazo, kasi ya sauti mita 340.17 kwa sekunde, joto +15 ℃. Kadiri urefu unavyoongezeka, vigezo hivi hubadilika. Kuna meza maalum ambazo zinaonyesha maadili ya vigezo kwa urefu tofauti. Mahesabu yote ya aerodynamic, pamoja na uamuzi wa sifa za utendaji wa ndege, hufanywa kwa kutumia viashiria hivi.
Kanuni rahisi zaidi ya kuunda lifti
Ikiwa katika mtiririko wa hewa unaokujakuweka kitu cha gorofa, kwa mfano, kwa kushikilia kiganja cha mkono wako nje ya dirisha la gari linalosonga, unaweza kuhisi nguvu hii, kama wanasema, "kwenye vidole vyako". Wakati wa kugeuza mitende kwa pembe ndogo kuhusiana na mtiririko wa hewa, mara moja inaonekana kuwa pamoja na upinzani wa hewa, nguvu nyingine imeonekana, kuunganisha juu au chini, kulingana na mwelekeo wa angle ya mzunguko. Pembe kati ya ndege ya mwili (katika kesi hii, mitende) na mwelekeo wa mtiririko wa hewa inaitwa angle ya mashambulizi. Kwa kudhibiti angle ya mashambulizi, unaweza kudhibiti kuinua. Inaweza kuonekana kwa urahisi kuwa kwa ongezeko la angle ya mashambulizi, nguvu ya kusukuma mitende itaongezeka, lakini hadi hatua fulani. Na inapofikia pembe inayokaribia digrii 70-90, itatoweka kabisa.
Bawa la ndege
Sehemu kuu ya kuzaa ambayo hutengeneza lifti ni bawa la ndege. Wasifu wa bawa kwa kawaida huwa na umbo la tone la machozi kama inavyoonyeshwa.
Hewa inapozunguka bawa, kasi ya hewa inayopita kwenye sehemu ya juu ya bawa huzidi kasi ya mtiririko wa chini. Katika kesi hii, shinikizo la hewa tuli juu inakuwa chini kuliko chini ya mrengo. Tofauti ya shinikizo inasukuma mrengo juu, na kuunda kuinua. Kwa hiyo, ili kuhakikisha tofauti ya shinikizo, maelezo yote ya mrengo yanafanywa asymmetrical. Kwa mrengo ulio na wasifu wa ulinganifu kwenye pembe ya sifuri ya mashambulizi, kuinua katika ngazi ya ndege ni sifuri. Kwa mrengo huo, njia pekee ya kuunda ni kubadili angle ya mashambulizi. Kuna sehemu nyingine ya nguvu ya kuinua - inductive. Yeye nihuundwa kutokana na mteremko wa kushuka chini wa mtiririko wa hewa na uso wa chini wa bawa uliopinda, ambao kwa kawaida husababisha nguvu ya kuelekea juu ya kinyume inayotenda kwenye bawa.
Hesabu
Mfumo wa kukokotoa nguvu ya kuinua ya bawa la ndege ni kama ifuatavyo:
Y=CyS(PV 2)/2
Wapi:
- Cy - mgawo wa kuinua.
- S - eneo la bawa.
- V - kasi ya mtiririko bila malipo.
- P - msongamano wa hewa.
Ikiwa kila kitu kiko sawa kwa kutumia msongamano wa hewa, eneo la bawa na kasi, basi kigawe cha lifti ni thamani iliyopatikana kwa majaribio na si ya kudumu. Inatofautiana kulingana na wasifu wa mrengo, uwiano wa kipengele chake, angle ya mashambulizi na maadili mengine. Kama unavyoona, tegemezi nyingi ni za mstari, isipokuwa kwa kasi.
Mgawo huu wa ajabu
Mgawo wa kuinua bawa ni thamani isiyoeleweka. Mahesabu changamano ya hatua nyingi bado yanathibitishwa kwa majaribio. Hii kawaida hufanywa katika handaki ya upepo. Kwa kila wasifu wa mrengo na kwa kila angle ya mashambulizi, thamani yake itakuwa tofauti. Na kwa kuwa bawa yenyewe haina kuruka, lakini ni sehemu ya ndege, vipimo hivyo hufanyika kwenye nakala zinazofanana zilizopunguzwa za mifano ya ndege. Mabawa mara chache hujaribiwa tofauti. Kwa mujibu wa matokeo ya vipimo vingi vya kila mrengo fulani, inawezekana kupanga utegemezi wa mgawo kwenye angle ya mashambulizi, pamoja na grafu mbalimbali zinazoonyesha utegemezi.kuinua kutoka kwa kasi na wasifu wa mrengo fulani, na pia kutoka kwa mechanization iliyotolewa ya mrengo. Mfano wa chati umeonyeshwa hapa chini.
Kwa hakika, mgawo huu unaangazia uwezo wa bawa kubadilisha shinikizo la hewa inayoingia hadi lifti. Thamani yake ya kawaida ni kutoka 0 hadi 2. Rekodi ni 6. Hadi sasa, mtu ni mbali sana na ukamilifu wa asili. Kwa mfano, mgawo huu wa tai, unapoinuka kutoka chini na gopher iliyokamatwa, hufikia thamani ya 14. Ni dhahiri kutoka kwa grafu hapo juu kwamba ongezeko la angle ya mashambulizi husababisha kuongezeka kwa kuinua kwa maadili fulani ya angle.. Baada ya hapo, athari hupotea na hata kwenda kinyume.
Mtiririko wa kusimama
Kama wasemavyo, kila kitu ni kizuri kwa kiasi. Kila mrengo una kikomo chake katika suala la angle ya mashambulizi. Pembe inayoitwa supercritical ya shambulio husababisha duka kwenye uso wa juu wa mrengo, na kuinyima kuinua. Duka hutokea kwa usawa juu ya eneo lote la mrengo na inaambatana na matukio yanayofanana, yasiyofurahisha sana kama vile kutetemeka na kupoteza udhibiti. Cha ajabu, jambo hili halitegemei sana kasi, ingawa pia huathiri, lakini sababu kuu ya kutokea kwa duka ni ujanja mkali, unaofuatana na pembe za juu zaidi za shambulio. Ilikuwa ni kwa sababu ya hii kwamba ajali pekee ya ndege ya Il-86 ilitokea, wakati rubani, akitaka "kujionyesha" kwenye ndege tupu bila abiria, ghafla alianza kupanda, ambayo iliisha kwa huzuni.
Upinzani
Mkono kwa mkono na lifti huja kuburuta,kuzuia ndege kusonga mbele. Inajumuisha vipengele vitatu. Hizi ni nguvu za msuguano kutokana na athari ya hewa kwenye ndege, nguvu kutokana na tofauti ya shinikizo katika maeneo ya mbele ya mrengo na nyuma ya mrengo, na sehemu ya inductive iliyojadiliwa hapo juu, kwa kuwa vector ya hatua yake inaelekezwa. sio tu juu, na kuchangia kuongezeka kwa kuinua, lakini pia nyuma, kuwa mshirika wa upinzani. Kwa kuongeza, moja ya vipengele vya upinzani wa inductive ni nguvu ambayo hutokea kutokana na mtiririko wa hewa kupitia mwisho wa mrengo, na kusababisha mtiririko wa vortex ambao huongeza bevel ya mwelekeo wa harakati za hewa. Fomula ya kukokota kwa aerodynamic inafanana kabisa na fomula ya nguvu ya kuinua, isipokuwa kwa mgawo wa Su. Inabadilika kuwa mgawo wa Cx na pia huamuliwa kwa majaribio. Thamani yake mara chache huzidi moja ya kumi ya moja.
Uwiano wa kushuka-kuburuta
Uwiano wa lifti hadi nguvu ya kuburuta unaitwa ubora wa aerodynamic. Kipengele kimoja lazima zizingatiwe hapa. Kwa kuwa kanuni za nguvu ya kuinua na nguvu ya kuvuta, isipokuwa kwa coefficients, ni sawa, inaweza kuzingatiwa kuwa ubora wa aerodynamic wa ndege imedhamiriwa na uwiano wa coefficients Cy na Cx. Grafu ya uwiano huu kwa pembe fulani za mashambulizi inaitwa polar ya mrengo. Mfano wa chati kama hii umeonyeshwa hapa chini.
Ndege za kisasa zina thamani ya ubora wa aerodynamic ya karibu 17-21, na gliders - hadi 50. Hii ina maana kuwa kwenye ndege kiinua cha mabawa kiko katika hali bora zaidi.17-21 mara kubwa kuliko nguvu ya upinzani. Ikilinganishwa na ndege ya ndugu wa Wright, iliyopata alama 6.5, maendeleo ya muundo ni dhahiri, lakini tai aliye na nyayo wa bahati mbaya bado yuko mbali.
Njia za ndege
Njia tofauti za ndege zinahitaji uwiano tofauti wa kunyanyua hadi kuvuta. Katika kukimbia kwa kiwango cha cruising, kasi ya ndege ni ya juu kabisa, na mgawo wa kuinua, sawia na mraba wa kasi, ni kwa maadili ya juu. Jambo kuu hapa ni kupunguza upinzani. Wakati wa kupaa na hasa kutua, mgawo wa kuinua una jukumu la kuamua. Kasi ya ndege ni ya chini, lakini nafasi yake imara katika hewa inahitajika. Suluhisho bora kwa tatizo hili litakuwa kuundwa kwa kinachojulikana mrengo wa kukabiliana, ambayo hubadilisha curvature yake na hata eneo kulingana na hali ya kukimbia, takriban kwa njia sawa na ndege. Mpaka wabunifu walifanikiwa, mabadiliko katika mgawo wa kuinua hupatikana kwa kutumia mechanization ya mrengo, ambayo huongeza eneo zote na curvature ya wasifu, ambayo, kwa kuongeza upinzani, huongeza kwa kiasi kikubwa kuinua. Kwa ndege ya wapiganaji, mabadiliko katika kufagia bawa ilitumika. Ubunifu ulifanya iwezekane kupunguza buruta kwa kasi ya juu na kuongeza kuinua kwa kasi ya chini. Walakini, muundo huu uligeuka kuwa wa kuaminika, na hivi karibuni ndege za mstari wa mbele zimetengenezwa kwa mrengo uliowekwa. Njia nyingine ya kuongeza nguvu ya kuinua ya bawa la ndege ni kwa kuongeza kupiga bawa na mtiririko kutoka kwa injini. Hii imetekelezwa katika jeshiNdege za usafiri za An-70 na A-400M, ambazo, kwa sababu ya mali hii, zinatofautishwa na umbali mfupi wa kupaa na kutua.
