Часть 1. Теоретические основы авиации

В этой лекции мы вспомним законы Бернулли и Жуковского и узнаем, как их использование, позволило создать современные самолеты

Закон Бернулли

Раздел физики, изучающий силы, возникающие при обтекании потоком воздуха тел различной формы, называется аэродинамикой. Основоположником аэродинамики является Даниил Бернулли - один из представителей рода научных гениев из Швейцарии. Нужно отметить, что в знаменитой книге «Словарь научных биографий», упомянуто девять выдающихся представителей рода Бернулли.

https://ru.wikipedia.org/wiki/Бернулли,_Даниил

Книга Даниила Бернулли, в которой был опубликован интересующий нас закон, вышла в свет в 1738 году.

Закон Бернулли, был получен на основе закона сохранения энергии для стационарного потока несжимаемой жидкости и имеет вид.

Здесь ро - плотность жидкости, V - скорость потока, h - высота, на которой находится рассматриваемый элемент жидкости, p - давление в точке пространства, где расположен центр массы рассматриваемого элемента жидкости, g - ускорение свободного падения.

В правой части уравнения находится сумма динамического, весового и статического давлений. Эта сумма называется полным давлением потока.

Согласно закону Бернулли, полное давление в установившемся потоке жидкости остается постоянным вдоль этого потока.

Вы спросите, а какое отношение этот закон имеет к самолетам? Для начала, когда в следующий раз будете в аэропорту, внимательно приглядитесь к разрезу крыла самолета. Прежде всего, обратите внимание, что крыло в разрезе представляет собой сочетание двух выпуклых линий, причем кривизна верхнего контура больше, чем кривизна нижнего, в результате чего площадь верхней поверхности крыла больше площади его нижней поверхности.

Предположим, что самолет совершает установившийся полет. То есть, высота и скорость полета не изменяется. Набегающий поток разделяется крылом на две части — верхнюю и нижнюю. Верхняя часть набегающего потока воздуха должна преодолеть большее расстояние, чем нижняя. Чтобы двум потокам сомкнуться за задней кромкой крыла, не образуя вакуума, воздух, обтекающий верхнюю поверхность крыла, должен двигаться быстрее относительно самолета, чем воздух, обтекающий нижнюю поверхность.

Мое

Поскольку высота полета не меняется весовое давление воздуха остается неизменным. И в уравнении Бернулли остаются два переменных слагаемых. Поэтому, из того, что скорость воздуха, обтекающего верхнюю поверхность крыла больше нижней, следует, что давление на верхней стороне профиля крыла ниже, чем на нижней.

,

Разность давлений можно вычислить по формулам.

 

Если считать сумму скоростей над верхней и нижней плоскостью крыла примерно равной удвоенной скорости набегающего потока, то можно получить. Этой разностью давлений и обуславливается подъёмная сила