Подъемная сила. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Подъемная сила

Подъемная сила - сила, перпендикулярная вектору скорости движения центра тяжести тела, возникающая вследствие несимметрии обтекания тела потоком жидкости (газа). В двумерной модели движения крыла в идеальной и несжимаемой жидкости (рис. 1) несимметричное движение жидкости у границ крыла можно представить как сумму поступат. движения со скоростью v и циркуляц. движения интенсивностью Г. В суммарном течении при выбранном направлении циркуляции скорость у ниж. границы профиля будет меньше, а давление больше, чем у верхней (см. Бернулли уравнение ).Интеграл от давления по контуру профиля крыла даст П. с. Y, перпендикулярную скорости набегающего потока v. П. с. Y будет зависеть от величины циркуляции скорости Г и, согласно Жуковского теореме, для участка крыла длиной L (вдоль размаха)

где

- плотность среды.

Рис. 1. Схема обтекания профиля крыла самолёта. Скорость v_н < v_в, давление p_н> р_в.

Поскольку Г имеет размерность [vl] ([l] - размерность длины), то П. с. можно выразить равенством

где S - величина характерной для тела площади (напр., площадь крыла в плане, равная Lb, если b - длина хорды профиля крыла), С_у - безразмерный коэф. П. с., зависящий в общем случае от формы тела, его ориентации в среде и чисел Рейнольдса Re и Маха М. Значение С_уопределяют теоретич. расчётом или экспериментально. Так, согласно теории Жуковского, для крыла бесконечного размаха в плоскопараллельном потоке при небольших углах атаки

где

- угол атаки (угол между направлением скорости набегающего потока и хордой крыла),

- угол атаки при нулевой П. с., m - коэф., зависящий только от формы профиля крыла, напр. для тонкой слабоизогнутой пластины т =. В случае крыла конечного размаха L коэф. т = где

= L/b - удлинение крыла. Методы вычисления П. с. обобщены на случай обтекания решётки профилей и используются при расчёте лопаточных машин (насосов, компрессоров и турбин).
В реальной жидкости в результате влияния вязкости величина т меньше теоретической, причём эта разница возрастает по мере увеличения относит. толщины профиля; значение угла

также меньше теоретического. Кроме того, с увеличением угла

зависимость С_у от

(рис. 2) перестаёт быть линейной и величина dC_y/ монотонно убывает, становясь равной нулю при угле атаки

к-рому соответствует макс. величина коэф. П. с. С_умакс. Дальнейшее увеличение

ведёт к падению Су вследствие отрыва пограничного слоя от верх. поверхности крыла и возрастания давления на ней. Величина С_умакс имеет существ. значение, т. к. чем она больше, тем меньше скорость взлёта и посадки самолёта.

Рис. 2. Зависимость С_уот a.

При больших, но докритич. скоростях, т. е. таких, для к-рых М < М_кр (М_кр - значение числа М набегающего потока, при к-ром вблизи поверхности профиля местные значения числа М = 1), становится существенной сжимаемость газа. Для слабопзогнутых и тонких профилей при малых

сжимаемость можно приближённо учесть, положив

При сверхзвуковых скоростях характер обтекания существенно меняется. Так, при обтекании плоской пластины идеальным сжимаемым газом у её передней кромки на верх. поверхности образуются волны разрежения, а на нижней - ударная волна (рис. 3). В результате давление р_нна ниж. поверхности пластины становится больше, чем на верхней (р_в); возникает суммарная сила, нормальная к поверхности пластины, составляющая к-рой, перпендикулярная к скорости набегающего потока, и есть П. с. Для малых М > 1 и малых

П. с. пластины может быть вычислена по ф-ле С_у =Эта ф-ла справедлива и для тонких профилей произвольной формы с острой передней кромкой.

Рис. 3. Схема сверхзвукового обтекания пластинки: v_в > v_н, р_в < р_н; v₂ < v_в, р₂ > р_в; v_н< v₁, р_н> р₁, v₃ > v_н, р₃< р_н.

При обтекании тел сложной формы, напр. спускаемых в атмосфере Земли и планет космич. летат. аппаратов, П. с. определяют эксперим. путём на основании испытаний геометрически подобных моделей в аэродинамич. трубах и газодинамич. стендах.

Литература по подъемной силе

Лойцянский Л. Г., Механика жидкости и газа, 6 изд., М., 1987;

Седов Л. И., Механика сплошной среды, 4 изд., т. 1 - 2, М., 1983 - 84.

М. Я. Юделович

к библиотеке к оглавлению FAQ по эфирной физике ТОЭЭ ТЭЦ ТПОИ ТИ

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМА

Рыцари теории эфира