Dynamiczna siła nośna - Open AGH e

Dynamiczna siła nośna
Autorzy: Zbigniew Kąkol, Bartek Wiendlocha
W odróżnieniu od statycznej siły nośnej, którą jest siła wyporu działającą zgodnie z prawem Archimedesa na przykład na balon
czy statek, dynamiczna siła nośna wywołana jest ruchem ciał w płynie, na przykład na skrzydła samolotu czy śmigła helikoptera.
Na rysunku poniżej pokazane są schematycznie linie prądu i ruch cząstek powietrza wokół skrzydła samolotu.
Rysunek 1: Linie prądu wokół skrzydła samolotu
Samolot wybieramy jako układ odniesienia i rozpatrujemy ruch powietrza względem skrzydła.
Analizując linie prądu zauważymy, że ze względu na ustawienie skrzydła (tak zwany kąt natarcia ) linie prądu nad skrzydłem są
rozmieszczone gęściej niż pod skrzydłem co oznacza, że prędkość v1 powietrza ponad skrzydłem jest większa niż prędkość v2 pod
skrzydłem. Prowadzi to do wniosku, zgodnie z prawem Bernoulliego, że ciśnienie nad skrzydłem jest mniejsze od ciśnienia pod
skrzydłem i że otrzymujemy wypadkową siłę nośną F skierowaną ku górze. Wniosek ten wynika wprost z trzeciej zasady dynamiki
Newtona. Wektor prędkości va powietrza zbliżającego się do skrzydła jest poziomy podczas gdy powietrze za skrzydłem jest
skierowane na ukos w dół (prędkość vb ma składową pionową). Oznacza to, że skrzydło pchnęło powietrze w dół więc w reakcji
powietrze pchnęło skrzydło do góry.
W naszych rozważaniach pominęliśmy siłę oporu powietrza tak zwaną siłę oporu czołowego. W warunkach rzeczywistych siła
nośna jest wypadkową przedstawionej powyżej siły parcia wynikającej zasymetrycznej budowy skrzydła i siły oporu czołowego.
Przy konstrukcji skrzydeł jak i śmigieł staramy się zminimalizować opór czołowy. Ta sama siła oporu czołowego wpływa znacząco
na zużycie paliwa w samochodach. Dlatego tak wielką wagę konstruktorzy przywiązują do optymalizacji kształtu nadwozia
samochodów.
Publikacja udostępniona jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa - Na tych samych warunkach 3.0 Polska. Pewne
prawa zastrzeżone na rzecz autorów i Akademii Górniczo-Hutniczej. Zezwala się na dowolne wykorzystanie treści publikacji pod
warunkiem wskazania autorów i Akademii Górniczo-Hutniczej jako autorów oraz podania informacji o licencji tak długo, jak tylko
na utwory zależne będzie udzielana taka sama licencja. Pełny tekst licencji dostępny na stronie
http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/pl/.
Czas generacji dokumentu: 2015-06-17 11:03:21
Oryginalny dokument dostępny pod adresem: http://epodreczniki.open.agh.edu.pl/openagh-permalink.php?
link=cf3caff02615eaeefde5ae758d682c16
Autor: Zbigniew Kąkol, Bartek Wiendlocha