Der er forskellige tilgange til flyvning. Hvis en genstand har en lavere densitet end luft, er den flydende og er i stand til at flyde i luften uden at bruge energi. En tungere end luft håndværk, kendt som en aerodyne, omfatter flighted dyr og insekter, fastvingede fly og rotorfly. Fordi fartøjet er tungere end luft, skal det generere løft for at overvinde sin vægt. Vindmodstanden forårsaget af fartøjet, der bevæger sig gennem luften, kaldes træk og overvindes ved fremdrivende tryk undtagen i tilfælde af svæveflyvning.
Nogle køretøjer bruger også tryk til flyvning, for eksempel raketter og Harrier Jump Jets.
endelig dominerer momentum flyvningen af ballistiske flyvende objekter.
ForcesEdit
kræfter, der er relevante for flyvning, er
- drivkraft (undtagen i svævefly)
- løft, skabt af reaktionen på en luftstrøm
- træk, skabt af aerodynamisk friktion
- vægt, skabt af tyngdekraften
- opdrift, til lettere end luftflyvning
disse kræfter skal afbalanceres for at stabil flyvning kan forekomme.
ThrustEdit
et fastvinget fly genererer fremdrift, når luft skubbes i retning modsat flyvning. Dette kan gøres på flere måder, herunder ved at dreje bladene på en propel eller en roterende ventilator, der skubber luft ud fra bagsiden af en jetmotor eller ved at skubbe varme gasser ud af en raketmotor. Den fremadgående kraft er proportional med luftstrømens masse multipliceret med forskellen i luftstrømens hastighed. Omvendt tryk kan genereres for at hjælpe med at bremse efter landing ved at vende tonehøjden på propellerblade med variabel stigning eller ved hjælp af en trykomskifter på en jetmotor. Roterende vingefly og trykvektor V / STOL-fly bruger motorkraft til at understøtte flyets vægt og vektorsummen af dette tryk for og bagud for at kontrollere fremadgående hastighed.
LiftEdit
i forbindelse med en luftstrømning, der er i forhold til en flyvende krop er løftekraften komponenten af den aerodynamiske kraft, der er vinkelret på strømningsretningen. Aerodynamisk løft resulterer, når vingen får den omgivende luft til at blive afbøjet – luften forårsager derefter en kraft på vingen i den modsatte retning i overensstemmelse med den tredje bevægelseslov.
Lift er ofte forbundet med vingen af et fly, selvom lift også genereres af rotorer på rotorfartøjer (som effektivt roterer vinger, der udfører den samme funktion uden at kræve, at flyet bevæger sig fremad gennem luften). Mens almindelige betydninger af ordet “lift” antyder, at lift modsætter sig tyngdekraften, kan aerodynamisk lift være i enhver retning. Når et fly er cruising for eksempel, lift gør imod tyngdekraften, men lift sker i en vinkel, når klatring, faldende eller bank. På højhastighedsbiler styres løftekraften nedad (kaldet “nedkraft”) for at holde bilen stabil på vejen.
DragEdit
for et fast objekt, der bevæger sig gennem en væske, er træk komponenten af den aerodynamiske eller hydrodynamiske kraft, der virker modsat bevægelsesretningen. Træk modsætter sig derfor objektets bevægelse, og i et drevet køretøj skal det overvindes ved tryk. Processen, der skaber lift, forårsager også noget træk.
Lift-to-drag ratioEdit
aerodynamisk Lift er skabt af bevægelsen af et aerodynamisk objekt (vinge) gennem luften, som på grund af sin form og vinkel afbøjer luften. For vedvarende lige og jævn flyvning skal elevatoren være lige og modsat vægten. Generelt er lange smalle vinger i stand til at afbøje en stor mængde luft med langsom hastighed, mens mindre vinger har brug for en højere fremadgående hastighed for at afbøje en tilsvarende mængde luft og således generere en tilsvarende mængde løft. Store fragtfly har tendens til at bruge længere vinger med højere angrebsvinkler, mens supersoniske fly har tendens til at have korte vinger og er stærkt afhængige af høj fremadgående hastighed for at generere løft.
imidlertid forårsager denne løfteproces (afbøjning) uundgåeligt en retarderende kraft kaldet træk. Fordi løft og træk begge er aerodynamiske kræfter, er forholdet mellem løft og træk en indikation af flyets aerodynamiske effektivitet. Forholdet mellem løft og træk er L / D-forholdet, udtalt “L over D-forhold.”Et fly har et højt L / D-forhold, hvis det producerer en stor mængde lift eller en lille mængde træk. Løft / trækforholdet bestemmes ved at dividere løftekoefficienten med trækkoefficienten, CL/CD.
løftekoefficienten Cl er lig med liften L divideret med (densitet r gange halvdelen af hastigheden v kvadreret gange vingeområdet a). Løftekoefficienten påvirkes også af luftens kompressibilitet, som er meget større ved højere hastigheder, så hastighed V er ikke en lineær funktion. Kompressibilitet påvirkes også af formen på flyoverfladerne.
trækkoefficienten Cd er lig med træk D divideret med (densitet r gange halvdelen af hastigheden v kvadreret gange referenceområdet a). 4: 1 for køretøjer og fugle med relativt korte vinger, op til 60:1 eller mere for køretøjer med meget lange vinger, såsom svævefly. En større angrebsvinkel i forhold til den fremadrettede bevægelse øger også omfanget af afbøjning og genererer således ekstra løft. Men en større angrebsvinkel genererer også ekstra træk.
Lift / drag ratio bestemmer også glideforholdet og glideområdet. Da glideforholdet kun er baseret på forholdet mellem aerodynamikkræfterne, der virker på flyet, vil flyets vægt ikke påvirke det. Den eneste effekt vægt har, er at variere den tid, at flyet vil glide for-en tungere fly svæveflyvning ved en højere flyvehastighed vil ankomme på samme touch ned punkt på kortere tid.
Opdriftredit
lufttryk, der virker op mod et objekt i luft, er større end trykket ovenfor, der skubber ned. Opdriften er i begge tilfælde lig med vægten af væskeforskudt – Archimedes’ princip gælder for luft, ligesom det gør for vand.
en kubikmeter luft ved almindeligt atmosfærisk tryk og stuetemperatur har en masse på omkring 1,2 kg, så dens vægt er omkring 12 nyheder. Derfor er enhver 1 kubikmeter genstand i luften opdrevet med en kraft på 12 nyhedstoner. Hvis massen af objektet på 1 kubikmeter er større end 1.2 kg (så dens vægt er større end 12 nyheder), falder den til jorden, når den frigives. Hvis en genstand af denne størrelse har en masse mindre end 1,2 kg, stiger den i luften. Ethvert objekt, der har en masse, der er mindre end massen af et lige volumen luft, vil stige i luft – med andre ord vil ethvert objekt, der er mindre tæt end luft, stige.
tryk til vægt forholdRediger
tryk-til-vægt-forhold er, som navnet antyder, forholdet mellem øjeblikkelig tryk og vægt (hvor vægt betyder vægt ved Jordens standardacceleration g 0 {\displaystyle g_{0}}
). Det er en dimensionsløs parameter, der er karakteristisk for raketter og andre jetmotorer og for køretøjer, der drives af sådanne motorer (typisk rumfartøjer og jetfly).
hvis forholdet mellem tryk og vægt er større end den lokale tyngdekraftstyrke (udtrykt i gs), kan flyvning ske uden nogen fremadgående bevægelse eller nogen aerodynamisk løft.
Hvis forholdet mellem tryk og vægt gange forholdet mellem løft og træk er større end lokal tyngdekraft, er start ved hjælp af aerodynamisk løft mulig.
Flight dynamicsEdit
styringen af disse dimensioner kan involvere en vandret stabilisator (dvs. “en hale”), ailerons og andre bevægelige aerodynamiske enheder, der styrer vinkelstabilitet, dvs. flyvestilling (som igen påvirker højde, overskrift). Vinger er ofte vinklet lidt opad-de har “positiv dihedral vinkel”, som giver iboende rullestabilisering.
energieffektivitet
for at skabe fremdrift for at være i stand til at få højde og skubbe gennem luften for at overvinde træk forbundet med løft tager alt energi. Forskellige objekter og skabninger, der er i stand til at flyve, varierer i effektiviteten af deres muskler, motorer og hvor godt dette oversættes til fremadgående tryk.
Fremdrivningseffektivitet bestemmer, hvor meget energi køretøjer genererer fra en enhed af brændstof.
RangeEdit
det interval, som drevne flyartikler kan opnå, er i sidste ende begrænset af deres træk, samt hvor meget energi de kan gemme om bord, og hvor effektivt de kan gøre denne energi til fremdrift.
for drevne fly bestemmes den nyttige energi af deres brændstoffraktion – hvilken procentdel af startvægten er brændstof samt den specifikke energi af det anvendte brændstof.
effekt-til-vægt-forholdRediger
alle dyr og enheder, der er i stand til vedvarende flyvning, har brug for relativt høje forhold mellem effekt og vægt for at kunne generere nok løft og / eller tryk til at opnå start.