الصفحة الرئيسية
تنقية وتنقية المياه
السحب الأيروديناميكي للسيارة. السحب (الديناميكا الهوائية)

السحب الأيروديناميكي للسيارة. السحب (الديناميكا الهوائية)

أحد مظاهر قوة الجاذبية المتبادلة هو الجاذبية ، أي قوة جذب الأجسام إلى الأرض. إذا كانت قوة الجاذبية فقط تؤثر على الجسم ، فإنها تتسبب في السقوط الحر. لذلك ، السقوط الحر هو سقوط الأجسام في الفضاء الخالي من الهواء تحت تأثير الانجذاب إلى الأرض ، بدءًا من حالة السكون.

تمت دراسة هذه الظاهرة لأول مرة بواسطة جاليليو ، ولكن بسبب نقص مضخات الهواء ، لم يتمكن من إجراء تجربة في مساحة خالية من الهواء ، لذلك أجرى جاليليو تجارب في الهواء. تخلصًا من جميع الظواهر الصغيرة التي تمت مواجهتها أثناء حركة الأجسام في الهواء ، اكتشف جاليليو قوانين السقوط الحر للأجساد. (1590)

  • القانون الأول. السقوط الحر عبارة عن حركة مستقيمة متسارعة بشكل منتظم.
  • القانون الثاني. تسارع السقوط الحر في مكان معين على الأرض هو نفسه لجميع الأجسام ؛ متوسط ​​قيمته 9.8 م / ث.

يتم الحصول على التبعيات بين الخصائص الحركية للسقوط الحر من الصيغ الخاصة بالحركة المتسارعة بشكل موحد ، إذا وضعنا a = g في هذه الصيغ. بالنسبة إلى v0 = 0 V = gt ، H = gt2 \ 2 ، v = √2gH.

من الناحية العملية ، يقاوم الهواء دائمًا حركة الجسم الساقط ، وبالنسبة لجسم معين ، كلما زادت مقاومة الهواء ، زادت سرعة السقوط. لذلك ، مع زيادة سرعة السقوط ، تزداد مقاومة الهواء ، وينخفض ​​تسارع الجسم ، وعندما تصبح مقاومة الهواء مساوية للجاذبية ، فإن تسارع الجسم الساقط بحرية يصبح صفراً. في المستقبل ستكون حركة الجسم حركة موحدة.

تحدث الحركة الحقيقية للأجسام في الغلاف الجوي للأرض على طول مسار باليستي يختلف اختلافًا كبيرًا عن القطع المكافئ بسبب مقاومة الهواء. على سبيل المثال ، إذا تم إطلاق رصاصة من بندقية بسرعة 830 م / ث بزاوية α = 45 درجة في الأفق وتم تسجيل المسار الفعلي لرصاصة التتبع ومكان سقوطها باستخدام كاميرا فيلم ، إذن سيكون مدى الرحلة حوالي 3.5 كم. وإذا قمت بالحساب بالصيغة ، فستكون 68.9 كم. الفرق كبير!

تعتمد مقاومة الهواء على أربعة عوامل: 1) حجم الجسم المتحرك. من الواضح أن الجسم الكبير سيتلقى مقاومة أكثر من الجسم الصغير. 2) شكل جسم متحرك. ستوفر الصفيحة المسطحة في منطقة معينة مقاومة أكبر للريح من الجسم الانسيابي (شكل القطرة) الذي له نفس مساحة المقطع العرضي لنفس الرياح ، في الواقع 25 مرة أكثر! الكائن المستدير في مكان ما في المنتصف. (هذا هو السبب في أن هياكل جميع السيارات والطائرات والمظلات تكون مستديرة أو على شكل دمعة قدر الإمكان: فهي تقلل من مقاومة الهواء وتسمح لك بالتحرك بشكل أسرع مع بذل جهد أقل على المحرك ، وبالتالي بوقود أقل.) 3) كثافة الهواء. نحن نعلم بالفعل أن المتر المكعب يزن حوالي 1.3 كجم عند مستوى سطح البحر ، وكلما ارتفعت ، قل كثافة الهواء. قد يلعب هذا الاختلاف دورًا عمليًا عند الإقلاع فقط من ارتفاعات عالية جدًا. 4) السرعة. يساهم كل عامل من العوامل الثلاثة التي تم النظر فيها حتى الآن بشكل متناسب في مقاومة الهواء: إذا ضاعفت أحدها ، تتضاعف المقاومة أيضًا ؛ إذا قلصت أيًا منها إلى النصف ، تنخفض المقاومة بمقدار النصف.

مقاومة الهواء هي نصف كثافة مرات مقاومة الهواء مرات منطقة المقطع أوقات مربع السرعة.

نقدم الرموز التالية: D - مقاومة الهواء ؛ ع - كثافة الهواء أ - منطقة مقطعية cd هو معامل السحب ؛ υ - سرعة الهواء.

الآن لدينا: D \ u003d 1/2 x p x cd x A x υ 2

عندما يسقط الجسم في ظروف حقيقية ، فإن تسارع الجسم لن يكون مساويًا لتسارع السقوط الحر. في هذه الحالة ، يتخذ قانون نيوتن الثاني الشكل ma = mg - Fresist -F March

فاركس. = ρqV ، نظرًا لأن كثافة الهواء منخفضة ، يمكن إهمالها ، ثم ma = mg -

دعونا نحلل هذا التعبير. من المعروف أن قوة المقاومة تؤثر على جسم يتحرك في الهواء. يكاد يكون من الواضح أن هذه القوة تعتمد على سرعة الحركة وأبعاد الجسم ، على سبيل المثال ، منطقة المقطع العرضي S ، وهذا الاعتماد من النوع "الأكثر υ و S ، أكبر F". لا يزال بإمكانك تحسين شكل هذا الاعتماد ، بناءً على اعتبارات الأبعاد (وحدات القياس). في الواقع ، تُقاس القوة بالنيوتن ([F] = N) ، و N = kg · m / s2. يمكن ملاحظة أن المربع الثاني يدخل في المقام. من هنا يتضح على الفور أن القوة يجب أن تكون متناسبة مع مربع سرعة الجسم ([2] = m2 / s2) والكثافة ([ρ] = kg / m3) - بالطبع ، للوسط الذي فيه الجسم التحركات. لذا،

وللتأكيد على أن هذه القوة موجهة ضد متجه السرعة.

لقد تعلمنا الكثير بالفعل ، لكن هذا ليس كل شيء. من المؤكد أن قوة المقاومة (القوة الديناميكية الهوائية) تعتمد أيضًا على شكل الجسم - فليس من قبيل المصادفة أن تكون الطائرة "مبسطة بشكل جيد". لمراعاة هذا الاعتماد المفترض ، من الممكن إدخال عامل بلا أبعاد في النسبة (التناسب) التي تم الحصول عليها أعلاه ، والتي لن تنتهك مساواة الأبعاد في كلا الجزأين من هذه النسبة ، ولكنها ستحولها إلى مساواة:

لنتخيل كرة تتحرك في الهواء ، على سبيل المثال ، بندقية تسديدة أفقية بسرعة ابتدائية - إذا لم تكن هناك مقاومة للهواء ، فعندئذٍ على مسافة x في الوقت المناسب ، ستتحرك التسديدة عموديًا لأسفل. ولكن نظرًا لتأثير قوة المقاومة (الموجهة ضد متجه السرعة) ، فإن وقت طيران الحبيبة إلى المستوى الرأسي x سيكون أكبر من t0. وبالتالي ، ستعمل قوة الجاذبية على الحبيبات لفترة أطول ، بحيث تنخفض إلى ما دون y0.

وبوجه عام ، سوف تتحرك الحبيبات على طول منحنى آخر لم يعد قطعًا مكافئًا (يطلق عليه المسار الباليستي).

في وجود الغلاف الجوي ، تتعرض الأجسام المتساقطة ، بالإضافة إلى قوة الجاذبية ، لقوى الاحتكاك اللزج ضد الهواء. في تقريب تقريبي ، عند السرعات المنخفضة ، يمكن اعتبار قوة الاحتكاك اللزج متناسبة مع سرعة الحركة. في هذه الحالة ، فإن معادلة حركة الجسم (قانون نيوتن الثاني) لها الشكل ma = mg - η υ

تتناسب قوة الاحتكاك اللزج التي تعمل على الأجسام الكروية التي تتحرك بسرعات منخفضة تقريبًا مع مساحة المقطع العرضي لها ، أي مربع نصف قطر الأجسام: F =-υ = - const R2 υ

تتناسب كتلة الجسم الكروي ذي الكثافة الثابتة مع حجمه ، أي مكعب نصف القطر م = ρ V = ρ 4 / 3π R3

تتم كتابة المعادلة مع مراعاة الاتجاه الهبوطي لمحور OY ، حيث η هو معامل مقاومة الهواء. تعتمد هذه القيمة على حالة البيئة ومعلمات الجسم (وزن الجسم وحجمه وشكله). بالنسبة لجسم كروي ، وفقًا لصيغة ستوكس η = 6 (م (ص حيث م هي كتلة الجسم ، ص هو نصف قطر الجسم ، (هو معامل لزوجة الهواء.

ضع في اعتبارك ، على سبيل المثال ، سقوط كرات من مواد مختلفة. خذ كرتين من نفس القطر ، بلاستيك وحديد. دعنا نفترض من أجل التوضيح أن كثافة الحديد أكبر بعشر مرات من كثافة البلاستيك ، وبالتالي فإن الكرة الحديدية سيكون لها كتلة أكبر بعشر مرات ، على التوالي ، وقصورها الذاتي سيكون أعلى بعشر مرات ، أي. تحت نفس القوة ، سوف يتسارع أبطأ 10 مرات.

في الفراغ ، تعمل الجاذبية فقط على الكرات الحديدية ، 10 مرات أكثر على الكرات المصنوعة من البلاستيك ، على التوالي ، سوف تتسارع بنفس التسارع (10 أضعاف الجاذبية الأكبر تعوض الجمود 10 مرات أكبر للكرة الحديدية). مع نفس التسارع ، ستقطع كلتا الكرتين نفس المسافة في نفس الوقت ، أي بمعنى آخر ، سوف يسقطون في نفس الوقت.

في الهواء: يضاف السحب الديناميكي الهوائي وقوة أرخميدس إلى تأثير الجاذبية. كلتا القوتين موجهتان لأعلى ، ضد تأثير الجاذبية ، وكلاهما يعتمد فقط على حجم الكرات وسرعتها (لا تعتمد على كتلتهما) ، وبسرعة متساوية ، تكون كلتا الكرتين متساويتين.

ل. لن تكون نتيجة القوى الثلاث المؤثرة على الكرة الحديدية أكبر بعشر مرات من النتيجة المماثلة للكرة الخشبية ، بل ستكون أكثر من 10 ، بينما يظل القصور الذاتي للكرة الحديدية أكبر من القصور الذاتي للكرة الخشبية بسبب نفس 10 مرات .. وعليه فإن تسارع الكرة الحديدية سيكون أكبر من تسارع الكرة البلاستيكية ، وسوف يسقط قبل ذلك.

1. ترتبط حركة السيارة بحركة جزيئات الهواء التي تستهلك جزءًا من قوة المحرك. تتكون هذه التكاليف مما يلي:

2. المقاومة الأمامية والتي تظهر نتيجة اختلاف الضغط أمام وخلف السيارة المتحركة (55-60٪ من مقاومة الهواء).

3. المقاومة الناتجة عن إسقاط الأجزاء - مرآة الرؤية الخلفية ، إلخ. (12-18٪).

4. المقاومة الناتجة عن مرور الهواء عبر المبرد وحجرة المحرك.

5. المقاومة بسبب احتكاك الأسطح المجاورة على طبقات الهواء (حتى 10٪).

6. المقاومة ناتجة عن فرق الضغط بين أعلى وأسفل السيارة (5-8٪).

لتبسيط حسابات مقاومة الهواء ، نستبدل المقاومة الموزعة على كامل سطح السيارة بقوة مقاومة الهواء المطبقة عند نقطة واحدة ، تسمى مركز الشراعالسيارات.

ثبت بالتجربة أن قوة مقاومة الهواء تعتمد على العوامل التالية:

على سرعة السيارة وهذا الاعتماد تربيعي ؛

من المنطقة الأمامية للسيارة F;

من معامل التبسيط ك في، والتي تساوي عدديًا قوة مقاومة الهواء الناتجة عن متر مربع واحد من المنطقة الأمامية للسيارة عندما تتحرك بسرعة 1 م / ث.

ثم قوة مقاومة الهواء.

عند تحديد Fاستخدم الصيغ التجريبية التي تحدد المنطقة التقريبية للمقاومة. للشاحنات Fمستخدم: F = H × B(ناتج الطول والعرض) ، وبالمثل بالنسبة للحافلات. مقبولة للسيارات F = 0.8H × ب. هناك صيغ أخرى تأخذ في الاعتبار مسار السيارة ، واحتمال تغيير ارتفاع السيارة ، وما إلى ذلك. ك في × فاتصل عامل التبسيطوالدلالة دبليو.

لتحديد معامل الانسياب ، يتم استخدام أجهزة خاصة أو طريقة السواحل ، والتي تتمثل في تحديد التغيير في مسار السيارة ذات التدحرج الحر عند التحرك بسرعات ابتدائية مختلفة. عندما تتحرك السيارة في تيار هوائي ، تكون قوة مقاومة الهواء R فييمكن أن تتحلل إلى مكونات على طول محاور ATS. في الوقت نفسه ، تختلف صيغ تحديد توقعات القوى فقط في المعاملات التي تأخذ في الاعتبار توزيع القوة على طول المحاور. يمكن تحديد معامل التبسيط من التعبير:

حيث C X هو معامل تم تحديده تجريبياً ويأخذ في الاعتبار توزيع قوة مقاومة الهواء على طول المحور "x". يتم الحصول على هذا المعامل عن طريق النفخ في نفق الرياح ، ;

ص - كثافة الهواء ، وفقًا لـ GOST r \ u003d 1.225 كجم / م 3 عند الصفر.

نحن نحصل .

الناتج هو رأس سرعة يساوي الطاقة الحركية لمتر مكعب من الهواء يتحرك بسرعة سيارة بالنسبة للهواء.

معامل في الرياضيات او درجة ك فيله أبعاد.

ما بين ك فيو ج سهناك تبعية: K in \ u003d 0.61С X.

تزيد المقطورة الموجودة في السيارة من قوة السحب بمعدل 25٪.

تعليمات

أوجد قوة مقاومة الحركة ، التي تعمل على جسم متحرك مستقيم مستقيم بشكل منتظم. للقيام بذلك ، باستخدام مقياس الدينامومتر أو بطريقة أخرى ، قم بقياس القوة التي يجب تطبيقها على الجسم بحيث يتحرك بشكل متساوٍ وفي خط مستقيم. وفقًا لقانون نيوتن الثالث ، سيكون مساويًا عدديًا لقوة مقاومة حركة الجسم.

أوجد قوة المقاومة لحركة جسم يتحرك على طول سطح أفقي. في هذه الحالة ، تكون قوة الاحتكاك متناسبة طرديًا مع قوة رد فعل الدعم ، والتي بدورها تساوي قوة الجاذبية المؤثرة على الجسم. لذلك ، فإن قوة مقاومة الحركة في هذه الحالة أو قوة الاحتكاك Ftr تساوي حاصل ضرب كتلة الجسم m ، والتي تقاس بالأوزان بالكيلوغرام ، وبتسارع السقوط الحر g≈9.8 m / s² وعامل التناسب μ، Ftr = μ ∙ m ∙ g. الرقم μ يسمى معامل الاحتكاك ويعتمد على الأسطح التي تتلامس أثناء الحركة. على سبيل المثال ، بالنسبة لاحتكاك الفولاذ على الخشب ، يكون هذا المعامل 0.5.

احسب قوة المقاومة لحركة جسم يتحرك على طول. بالإضافة إلى معامل الاحتكاك μ وكتلة الجسم m وتسارع السقوط الحر g ، فإنه يعتمد على زاوية ميل المستوى إلى الأفق α. لإيجاد قوة مقاومة الحركة في هذه الحالة ، تحتاج إلى إيجاد حاصل ضرب معامل الاحتكاك ، وكتلة الجسم ، وتسارع السقوط الحر وجيب تمام الزاوية التي يكون عندها المستوى إلى الأفق Ftr = μ ∙ m ∙ ز ∙ сos (α).

عندما يتحرك جسم في الهواء بسرعات منخفضة ، فإن قوة مقاومة الحركة F تتناسب طرديًا مع سرعة الجسم v ، Fc = α ∙ v. يعتمد المعامل α على خصائص الجسم ولزوجة الوسط ويتم حسابه بشكل منفصل. عند التحرك بسرعات عالية ، على سبيل المثال ، عندما يسقط جسم من ارتفاع كبير أو تتحرك سيارة ، فإن قوة المقاومة تتناسب طرديًا مع مربع السرعة Fc = β ∙ v². يُحسب المعامل β أيضًا للسرعات العالية.

مصادر:

  • 1 الصيغة العامة لقوة مقاومة الهواء في الشكل

لتحديد قوة مقاومة هواءخلق الظروف التي يبدأ فيها الجسم في التحرك بشكل موحد ومستقيم تحت تأثير الجاذبية. احسب قيمة الجاذبية ، فستكون مساوية لقوة مقاومة الهواء. إذا كان الجسم يتحرك في الهواء ، ويلتقط السرعة ، يتم العثور على قوة مقاومته باستخدام قوانين نيوتن ، ويمكن أيضًا العثور على قوة مقاومة الهواء من قانون الحفاظ على الطاقة الميكانيكية والصيغ الديناميكية الهوائية الخاصة.

سوف تحتاج

  • جهاز تحديد المدى ، موازين ، عداد سرعة أو رادار ، مسطرة ، ساعة توقيت.

تعليمات

قبل القياس مقاومةالمقاوم المستخدم ، تأكد من فكه من اللوحة أو الكتلة القديمة. خلاف ذلك ، قد يتم تحويلها بواسطة أجزاء أخرى من الدائرة ، وستحصل على قراءات غير صحيحة منها. مقاومة.

فيديوهات ذات علاقة

لإيجاد المقاومة الكهربائية للموصل ، استخدم الصيغ المناسبة. تم العثور على مقاومة قسم الدائرة وفقًا لقانون أوم. إذا كانت الأبعاد المادية والهندسية للموصل معروفة ، فيمكن حساب مقاومتها باستخدام صيغة خاصة.

سوف تحتاج

  • - فاحص
  • - الفرجار
  • - مسطرة.

تعليمات

تذكر ما يعنيه مفهوم المقاوم. في هذه الحالة ، يجب فهم المقاوم على أنه أي موصل أو عنصر في دائرة كهربائية له مقاومة مقاومة نشطة. من المهم الآن أن نسأل كيف يؤثر التغيير في قيمة المقاومة على القيمة الحالية وما الذي يعتمد عليه. يكمن جوهر ظاهرة المقاومة في حقيقة أن المقاومات تشكل نوعًا من الحاجز لمرور الشحنات الكهربائية. كلما زادت مقاومة مادة ما ، زادت كثافة الذرات في شبكة مادة مقاومة. يشرح هذا النمط قانون أوم لقسم السلسلة. كما تعلم ، فإن قانون أوم لقسم الدائرة هو كما يلي: قوة التيار في قسم الدائرة تتناسب طرديًا مع الجهد في القسم وتتناسب عكسيًا مع مقاومة قسم الدائرة نفسه.

ارسم على ورقة رسمًا بيانيًا لاعتماد التيار على الجهد عبر المقاوم ، وكذلك على مقاومته ، بناءً على قانون أوم. ستحصل على رسم بياني للقطع الزائد في الحالة الأولى ورسم بياني بخط مستقيم في الحالة الثانية. وبالتالي ، ستكون القوة الحالية أكبر ، وكلما زاد الجهد عبر المقاوم وانخفاض المقاومة. علاوة على ذلك ، يكون الاعتماد على المقاومة أكثر وضوحًا هنا ، لأنه يحتوي على شكل القطع الزائد.

لاحظ أن مقاومة المقاوم تتغير أيضًا مع تغير درجة حرارته. إذا قمت بتسخين عنصر المقاومة ولاحظت التغيير في القوة الحالية ، يمكنك أن ترى كيف تتناقص قوة التيار مع زيادة درجة الحرارة. يفسر هذا النمط من خلال حقيقة أنه مع زيادة درجة الحرارة ، تزداد اهتزازات الذرات في عقد الشبكة البلورية للمقاوم ، مما يقلل المساحة الحرة لمرور الجسيمات المشحونة. سبب آخر يقلل من قوة التيار في هذه الحالة هو حقيقة أنه مع زيادة درجة حرارة المادة ، تزداد الحركة الفوضوية للجسيمات ، بما في ذلك الجسيمات المشحونة. وهكذا تصبح حركة الجسيمات الحرة في المقاوم أكثر فوضوية من توجيهها ، مما يؤثر على انخفاض قوة التيار.

فيديوهات ذات علاقة

يصعب تحديد جميع مكونات مقاومة الهواء بشكل تحليلي. لذلك ، في الممارسة العملية ، تم استخدام صيغة تجريبية لها الشكل التالي لنطاق السرعات المميزة لسيارة حقيقية:

أين مع X - حجم مجاني معامل تدفق الهواءحسب شكل الجسم. ρ in - كثافة الهواء ρ in = 1.202 ... 1.225 كجم / م 3 ؛ لكن- منطقة الوسط (منطقة العرض المستعرض) للسيارة ، م 2 ؛ الخامس- سرعة السيارة ، م / ث.

وجدت في الأدب معامل مقاومة الهواء ك في :

F في = ك في لكنالخامس 2 ، أين ك في = مع X ρ في /2 ، - معامل مقاومة الهواء Ns 2 / m 4.

…وعامل التبسيطف في : ف في = ك في · لكن.

إذا بدلا من ذلك مع Xاستبدل مع ض، ثم نحصل على قوة الرفع الهوائية.

منطقة الوسط للسيارات:

أ = 0.9 ب الأعلى · ح,

أين فيماكس - أكبر مسار للسيارة ، م ؛ ح- ارتفاع السيارة ، م.

يتم تطبيق القوة في مركز metacenter ، مما يخلق لحظات.

سرعة مقاومة تدفق الهواء مع مراعاة الرياح:

، حيث β هي الزاوية بين اتجاهات السيارة والرياح.

مع X بعض السيارات

VAZ 2101… 07

أوبل أسترا سيدان

VAZ 2108… 15

لاند روفر الحرة لاندر

VAZ 2102… 04

VAZ 2121… 214

شاحنة

مقطورة شاحنة

      1. قوة مقاومة الرفع

F ص = جي أ الخطيئة α.

في ممارسة الطرق ، عادةً ما يتم تقدير حجم المنحدر من خلال حجم ارتفاع قاع الطريق ، المرتبط بحجم الإسقاط الأفقي للطريق ، أي ظل الزاوية ، والدلالة أنا، معربا عن القيمة الناتجة كنسبة مئوية. مع منحدر صغير نسبيًا ، يجوز عدم استخدامه الخطيئةα. ، والقيمة أنا من الناحية النسبية. لقيم كبيرة من المنحدر ، والاستبدال الخطيئةα بقيمة الظل ( أنا/100) غير مسموح.

      1. قوة مقاومة كسر السرعة

عندما تتسارع السيارة ، تتسارع الكتلة المتحركة تدريجياً للسيارة وتتسارع الكتل الدوارة ، مما يزيد من مقاومة التسارع. يمكن أخذ هذه الزيادة في الاعتبار في الحسابات ، إذا افترضنا أن كتل السيارة تتحرك للأمام ، لكننا نستخدم كتلة مكافئة مأه أكبر قليلاً مأ (في الميكانيكا الكلاسيكية يتم التعبير عن هذا بواسطة معادلة كونيغ)

نستخدم طريقة N.E. جوكوفسكي ، معادلة الطاقة الحركية لكتلة انتقالية مكافئة لمجموع الطاقات:

,

أين ي د- عزم القصور الذاتي في حذافة المحرك والأجزاء ذات الصلة ، N · s 2 · m (kg · m 2) ؛ ω دهي السرعة الزاوية للمحرك ، راديان / ثانية ؛ ي لهي لحظة القصور الذاتي لعجلة واحدة.

منذ ω إلى = الخامس أ / ص ك , ω د = الخامس أ · أنا kp · أنا ا / ص ك , ص ك = ص ك 0 ,

ثم نحصل
.

لحظة من الجموديوحدات نقل السيارات ، كجم م 2

سيارة

حذافة مع العمود المرفقي ي د

عجلات مدفوعة

(عجلتان مع براميل فرامل) ، ي ك 1

العجلات بالسيارة

(عجلتان مع أسطوانات الفرامل وأعمدة المحور) ي ك 2

لنستبدل: م أوه = م أ · δ,

إذا لم تكن السيارة محملة بالكامل:
.

إذا كانت السيارة تهبط: δ = 1 + 2

قوة مقاومة تسارع السيارة (القصور الذاتي): F و = م أوه · أ أ = δ · م أ · أ أ .

كأول تقدير تقريبي ، يمكننا أن نأخذ: δ = 1,04+0,04 أنا kp 2

إنه أحد مكونات القوة الديناميكية الهوائية الكلية.

عادة ما يتم تمثيل قوة السحب كمجموع مكونين: السحب عند صفر رفع والسحب المستحث. يتميز كل مكون بمعامل سحب بلا أبعاد خاص به واعتماد معين على سرعة الحركة.

يمكن أن يساهم السحب الأمامي في تكوين الجليد بالطائرة (عند درجات حرارة الهواء المنخفضة) وتسخين الأسطح الأمامية للطائرات بسرعات تفوق سرعة الصوت عن طريق التأين بالصدمة.

المقاومة عند ارتفاع مستوى الصفر

لا يعتمد مكون السحب هذا على حجم قوة الرفع التي تم إنشاؤها ويتكون من السحب الجانبي للجناح ، ومقاومة العناصر الهيكلية للطائرة التي لا تساهم في قوة الرفع ، وسحب الموجة. هذا الأخير مهم عند التحرك بسرعات قريبة وفوق سرعة الصوت ، وينتج عن تكوين موجة صدمة تحمل جزءًا كبيرًا من طاقة الحركة. يحدث السحب الموجي عندما تصل الطائرة إلى سرعة تقابل رقم Mach الحرج ، عندما يكتسب جزء من التدفق حول جناح الطائرة سرعة تفوق سرعة الصوت. الرقم الحرج M هو الأكبر ، وكلما زادت زاوية مسح الجناح ، كانت الحافة الأمامية للجناح مدببة أكثر وأرق.

قوة المقاومة موجهة ضد سرعة الحركة ، وقيمتها تتناسب مع المنطقة المميزة S ، وكثافة الوسط ρ ومربع السرعة V:

ج x 0 - معامل السحب الأيروديناميكي عديم الأبعاد ، الذي تم الحصول عليه من معايير التشابه ، على سبيل المثال ، أرقام رينولدز وفرود في الديناميكا الهوائية.

يعتمد تعريف المنطقة المميزة على شكل الجسم:

  • في أبسط الحالات (الكرة) - منطقة المقطع العرضي ؛
  • للأجنحة والذيل - منطقة الجناح / الذيل في المخطط ؛
  • لمراوح ودوارات المروحيات - إما منطقة الشفرات أو منطقة المروحة ؛
  • للأجسام المستطيلة الموجهة للثورة على طولالتدفق (جسم الطائرة ، غلاف المنطاد) - مساحة حجمية مخفضة تساوي V 2/3 ، حيث V هو حجم الجسم.

تتناسب القوة المطلوبة للتغلب على مكون قوة سحب معين مع كوباسرعة.

مفاعلة حثي

مفاعلة حثي(إنجليزي) السحب الناجم عن الرفع) نتيجة لتشكيل قوة الرفع على جناح الامتداد المحدود. يؤدي التدفق غير المتماثل حول الجناح إلى حقيقة أن تدفق الهواء يهرب من الجناح بزاوية مع التدفق على الجناح (ما يسمى شطبة التدفق). وهكذا ، أثناء حركة الجناح ، هناك تسارع مستمر لكتلة الهواء الداخل في اتجاه عمودي على اتجاه الرحلة وموجه نحو الأسفل. هذا التسارع ، أولاً ، يكون مصحوبًا بتكوين قوة رفع ، وثانيًا ، يؤدي إلى الحاجة إلى نقل الطاقة الحركية إلى التدفق المتسارع. ستحدد كمية الطاقة الحركية المطلوبة لتوصيل السرعة بالتدفق ، بشكل عمودي على اتجاه الرحلة ، قيمة المقاومة الاستقرائية.

لا يتأثر حجم السحب المستحث بحجم قوة الرفع فحسب ، بل يتأثر أيضًا بتوزيعها على امتداد الجناح. يتم تحقيق الحد الأدنى من قيمة التفاعل الاستقرائي من خلال التوزيع الإهليلجي لقوة الرفع على طول الامتداد. عند تصميم الجناح يتحقق ذلك بالطرق التالية:

  • اختيار شكل الجناح العقلاني في الخطة ؛
  • استخدام التواء هندسي وديناميكي هوائي ؛
  • تركيب الأسطح المساعدة - رؤوس الأجنحة العمودية.

مفاعلة حثي متناسبة مع ميدانقوة الرفع Y و عكسيامنطقة الجناح S ، استطالة λ ، متوسطة الكثافة ρ و ميدانالسرعة الخامسة:

وبالتالي ، فإن السحب الاستقرائي يقدم مساهمة كبيرة عند الطيران بسرعة منخفضة (ونتيجة لذلك ، في زوايا هجوم عالية). كما أنه يزداد مع زيادة وزن الطائرة.

المقاومة الكاملة

هو مجموع كل أنواع قوى المقاومة:

X = X 0 + X أنا

منذ المقاومة عند ارتفاع مستوى الصفر X 0 يتناسب مع مربع السرعة والحثي X أنايتناسب عكسياً مع مربع السرعة ، فهما يساهمان بشكل مختلف بسرعات مختلفة. مع زيادة السرعة ، X 0 ينمو و X أنا- السقوط والرسم البياني لاعتماد المقاومة الكلية Xعلى السرعة ("منحنى الدفع المطلوب") له حد أدنى عند نقطة تقاطع المنحنيات X 0 و X أنا، حيث تكون كلتا قوتَي المقاومة متساويتين في الحجم. عند هذه السرعة ، تتمتع الطائرة بأقل مقاومة لرفع معين (يساوي الوزن) ، وبالتالي فهي تتمتع بأعلى جودة ديناميكية هوائية.


مؤسسة ويكيميديا. 2010.



الأقسام