Способы создания подъемной силы

Число M (число Маха, по имени австрийского ученого Э.Маха) – характеристика потока воздуха (газа), равная отношению скорости V воздушного потока (скорости движения тела в воздухе) к скорости звука a в данной точке потока:

      Полет основан на преодолении гравитационной силы (силы тяжести) , где – сила земного тяготения, Н; m – масса летящего тела, кг; – ускорение свободного падения,м/c²

      Сила, преодолевающая силу тяжести, называется подъемной силой. В равномерном горизонтальном установившемся полете (когда скорость и высота полета не изменяются с течением времени) подъемная сила уравновешивает силу тяжести ( ).

      При полете в атмосфере кроме силы тяжести приходится преодолевать силу сопротивления внешней среды. Силу, преодолевающую сопротивление внешней среды, называют силой тяги (тягой .

      В равномерном горизонтальном установившемся полете сила тяги уравновешивает силу сопротивления среды ( =– ).

Силу тяги, как и подъемную силу, можно создавать различными способами.

Создание аэродинамической подъемной силы

      Аэродинамический принцип полета и создания подъемной силы (отбрасывание вниз части воздуха) можно технически реализовать либо за счет движения всего аппарата, снабженного неподвижной несущей поверхностью (крыло), либо за счет движения отдельных несущих частей аппарата (несущий винт, вентилятор и т.д.) относительно воздушной среды. И в том и в другом случае образование подъемной силы основано на законе механики о количестве движения (второй закон Ньютона, по имени английского математика, механика, астронома и физика И.Ньютона):

m(V₁ - V₂)=Pt,

где m – масса тела (в данном случае это масса отбрасываемого воздуха), кг;V₁-V₂ – изменение скорости тела (в данном случае вертикальная скорость отбрасываемого несущей поверхностью воздуха), м/с;P – сила, приложенная к воздуху и направленная вниз, Н; t – время действия силы, с. Следовательно,

m(V₁ - V₂)/t

      В соответствии с третьим законом Ньютона аэродинамическая подъемная сила Y будет приложена к несущей поверхности и направлена вверх (против силы P, приложенной к воздуху и направленной вниз):

      В дальнейшем при обозначении сил, имеющих аэродинамическую природу, будем применять индекс a (Y_a , X_a).

      Движущаяся в воздухе несущая поверхность, создающая подъемную силу Y_a , совершает работу по преодолению действующей на нее силы лобового сопротивления X_a, поэтому для создания подъемной силы необходимо затрачивать энергию.

Значение аэродинамического качества

      Энергетические затраты ЛА, использующего аэродинамический принцип полета, будут тем меньше, чем меньше будет сила лобового сопротивления X_a, возникающая при создании необходимой для полета подъемной силы Y_a, т.е. чем больше будет значение аэродинамического качества ЛА, определяемого отношением подъемной силы к силе лобового сопротивления:

K_a = Y_a/X_a

      Аэродинамическое качество является свойством ЛА, определяемым в основном его геометрическими параметрами.