különböző megközelítések vannak a repüléshez. Ha egy tárgy sűrűsége kisebb, mint a levegőé, akkor úszóképes, és energiafelhasználás nélkül képes lebegni a levegőben. A nehezebb, mint a légi jármű, ismert, mint egy aerodyne, magában röpképes állatok és rovarok, rögzített szárnyú repülőgépek és forgószárnyas. Mivel a vízi jármű nehezebb, mint a levegő, emelést kell generálnia, hogy legyőzze súlyát. A levegőben mozgó vízi jármű által okozott légellenállást húzásnak nevezzük, amelyet a siklás kivételével a hajtóerő legyőz.
egyes járművek tolóerőt is használnak a repüléshez, például rakéták és Harrier Jump Jets.
végül a lendület uralja a ballisztikus repülő tárgyak repülését.
ForcesEdit
a repüléshez kapcsolódó erők
- hajtóerő (kivéve a vitorlázógépeket)
- emelés, amelyet a légáramlásra adott reakció hoz létre
- húzás, aerodinamikai súrlódás által létrehozott
- Súly, gravitáció által létrehozott
- felhajtóerő, a légi repülésnél könnyebb
ezeket az erőket ki kell egyensúlyozni a stabil repüléshez.
ThrustEdit
a rögzített szárnyú repülőgép előrenyomulást generál, amikor a levegőt a repüléssel ellentétes irányba tolják. Ezt többféle módon lehet megtenni, többek között egy légcsavar forgó pengéivel, vagy egy forgó ventilátorral, amely levegőt tol ki a sugárhajtómű hátuljából, vagy forró gázok kibocsátásával egy rakétamotorból. Az előremenő tolóerő arányos a légáram tömegével szorozva a légáram sebességének különbségével. Fordított tolóerő generálható a leszállás utáni fékezés elősegítésére a változó hangmagasságú légcsavar lapátok dőlésszögének megfordításával, vagy egy sugárhajtómű tolóerő-megfordítójának használatával. Forgószárnyú repülőgépek és tolóerő vektorálás A V / STOL repülőgépek a motor tolóerejét használják a repülőgép súlyának alátámasztására, és ennek a tolóerőnek a vektorösszege előre és hátra az előremenő sebesség szabályozására.
LiftEdit
égáramlás a repülő testhez képest az emelőerő az aerodinamikai erő azon alkotóeleme, amely merőleges az áramlás irányára. Az aerodinamikai emelés akkor következik be, amikor a szárny a környező levegő elhajlását okozza – a levegő ezután az ellenkező irányú erőt okoz a szárnyon, Newton harmadik mozgástörvényének megfelelően.
az emelést általában egy repülőgép szárnyához társítják, bár az emelést rotorok is generálják forgószárnyas (amelyek hatékonyan forgó szárnyak, ugyanazt a funkciót látják el anélkül, hogy megkövetelnék, hogy a repülőgép előre haladjon a levegőben). Míg a “lift” szó általános jelentése azt sugallja, hogy az emelés ellenzi a gravitációt, az aerodinamikai emelés bármilyen irányban lehet. Amikor például egy repülőgép cirkál, az emelés ellenzi a gravitációt, de az emelés szögben történik, amikor mászik, ereszkedik vagy bankol. Nagy sebességű autóknál az emelőerő lefelé irányul (úgynevezett “lefelé irányuló erő”), hogy az autó stabil maradjon az úton.
DragEdit
folyadékon keresztül mozgó szilárd tárgy esetén a húzás a nettó aerodinamikai vagy hidrodinamikai erő komponense, amely a mozgás irányával ellentétes. Ezért a húzás ellenzi az objektum mozgását, egy meghajtott járműben pedig tolóerővel kell legyőzni. Az emelést létrehozó folyamat némi húzást is okoz.
Lift-to-drag ratioEdit
aerodinamikai emelés egy aerodinamikai tárgy (szárny) levegőn keresztüli mozgása hozza létre, amely alakja és szöge miatt eltéríti a levegőt. A tartós egyenes és vízszintes repüléshez az emelésnek egyenlőnek és a súlyával ellentétesnek kell lennie. Általában a hosszú, keskeny szárnyak képesek nagy mennyiségű levegőt eltéríteni lassú sebességgel, míg a kisebb szárnyaknak nagyobb előremeneti sebességre van szükségük ahhoz, hogy azonos mennyiségű levegőt eltérítsenek, és ezáltal azonos mennyiségű emelést generáljanak. A nagy teherszállító repülőgépek általában hosszabb szárnyakat használnak nagyobb támadási szögekkel, míg a szuperszonikus repülőgépek általában rövid szárnyakkal rendelkeznek, és nagymértékben támaszkodnak a nagy előremeneti sebességre az emelés előállításához.
Ez az emelési (elhajlási) folyamat azonban elkerülhetetlenül késleltető erőt okoz, amelyet húzásnak neveznek. Mivel az emelés és a húzás egyaránt aerodinamikai erők, az emelés és a húzás aránya jelzi a repülőgép aerodinamikai hatékonyságát. Az emelés / húzás arány az L / D arány, ejtsd: “L / D arány.”Egy repülőgépnek magas az L / D aránya, ha nagy mennyiségű emelést vagy kis mértékű húzást eredményez. Az emelési / húzási arányt úgy határozzuk meg, hogy az emelési együtthatót elosztjuk a húzási együtthatóval, CL/CD.
a CL emelési együttható egyenlő az L emeléssel osztva a (sűrűség r szorozva a sebesség felével V az A szárny területének négyzete). Az emelési együtthatót a levegő összenyomhatósága is befolyásolja, amely nagyobb sebességnél sokkal nagyobb, tehát a v sebesség nem lineáris függvény. Az összenyomhatóságot a repülőgép felületének alakja is befolyásolja.
a CD húzási együttható megegyezik a D húzással osztva a (sűrűség r szorozva a sebesség felével V négyzet szorozva az a referenciaterülettel).
a gyakorlati repülőgépek emelési-húzási aránya körülbelül 4:1 a viszonylag rövid szárnyú járművek és madarak esetében, 60:1 vagy annál nagyobb a nagyon hosszú szárnyú járművek, például a vitorlázók esetében. Az előremozgáshoz viszonyított nagyobb támadási szög szintén növeli az elhajlás mértékét, így extra emelést generál. A nagyobb támadási szög azonban extra húzást is generál.
az emelési / húzási Arány meghatározza a siklási arányt és a siklási tartományt is. Mivel a csúszási arány csak a repülőgépre ható aerodinamikai erők kapcsolatán alapul, a repülőgép súlya nem befolyásolja azt. A súly egyetlen hatása az, hogy megváltoztatja a repülőgép siklási idejét – egy nagyobb sebességgel sikló nehezebb Repülőgép rövidebb idő alatt érkezik ugyanarra a touchdown pontra.
BuoyancyEdit
a levegőben lévő tárgyakkal szemben fellépő Légnyomás nagyobb, mint a lefelé irányuló nyomás. A felhajtóerő mindkét esetben megegyezik a kiszorított folyadék súlyával – Archimedes elve ugyanúgy érvényes a levegőre, mint a vízre.
egy köbméter levegő normál légköri nyomáson és szobahőmérsékleten körülbelül 1,2 kg tömegű, tehát súlya körülbelül 12 Newton. Ezért a levegőben lévő bármely 1 köbméteres tárgyat 12 Newton erővel felhúzzák. Ha az 1 köbméteres objektum tömege nagyobb, mint 1.2 kilogramm (úgy, hogy súlya meghaladja a 12 Newtont), felszabaduláskor a földre esik. Ha egy ilyen méretű tárgy tömege kevesebb, mint 1,2 kilogramm, akkor a levegőben emelkedik. Minden olyan tárgy, amelynek tömege kisebb, mint az azonos térfogatú levegő tömege, emelkedik a levegőben – más szóval, minden olyan tárgy, amely kevésbé sűrű, mint a levegő, emelkedik.
tolóerő-súly arányszerkesztés
a tolóerő / tömeg arány, ahogy a neve is sugallja ,a pillanatnyi tolóerő / tömeg aránya (ahol a súly a Föld standard gyorsulásánál a súlyt jelenti g 0 {\displaystyle g_{0}}
). Ez egy dimenzió nélküli paraméter, amely a rakétákra és más sugárhajtóművekre, valamint az ilyen hajtóművek által hajtott járművekre (jellemzően űrhajóhordozó járművekre és sugárhajtású repülőgépekre) jellemző.
ha a tolóerő / tömeg arány nagyobb, mint a helyi gravitációs erő (GS-ben kifejezve), akkor a repülés előre mozgás vagy aerodinamikai emelés nélkül történhet.
Ha a tolóerő / tömeg arány szorosa az emelés / húzás aránynak nagyobb, mint a helyi gravitáció, akkor aerodinamikai emeléssel történő felszállás lehetséges.
repülési dinamikákszerkesztés
Flight dynamics a tudomány a légi és űrjármű orientáció és ellenőrzés három dimenzióban. A három kritikus repülési dinamikai paraméter a jármű tömegközéppontjának három dimenziós forgásszöge, az úgynevezett pitch, roll és yaw (lásd Tait-Bryan forgások magyarázatot).
ezeknek a méreteknek a vezérlése magában foglalhat egy vízszintes stabilizátort (azaz “farok”), csűrőket és más mozgatható aerodinamikai eszközöket, amelyek szabályozzák a szögstabilitást, azaz a repülési helyzetet (ami viszont befolyásolja a magasságot, az irányt). A szárnyak gyakran kissé felfelé hajlanak – “pozitív kétszögű szögük” van, amely a tekercs stabilizálását biztosítja.
Energy efficiencyEdit
ahhoz, hogy tolóerőt hozzon létre, hogy képes legyen magasságot szerezni, és a levegőn keresztül nyomja meg az emeléssel járó húzást, minden energiát igényel. A különböző tárgyak és lények, amelyek képesek repülni, különböznek az izmok, a motorok hatékonyságától és attól, hogy ez milyen jól alakul előre.
a Hajtóhatékonyság határozza meg, hogy a járművek mennyi energiát termelnek egy üzemanyagegységből.
RangeEdit
a hatótávolságot, amelyet a motoros repülési cikkek elérhetnek, végső soron korlátozza a légellenállás, valamint az, hogy mennyi energiát tudnak tárolni a fedélzeten, és milyen hatékonyan tudják ezt az energiát meghajtássá alakítani.
motoros repülőgépek esetében a hasznos energiát az üzemanyag-frakció határozza meg – a felszállási súly hány százaléka az üzemanyag, valamint a felhasznált üzemanyag fajlagos energiája.
teljesítmény / súly arányszerkesztés
minden tartós repülésre képes állatnak és eszköznek viszonylag nagy teljesítmény/tömeg arányra van szüksége ahhoz, hogy elegendő emelést és / vagy tolóerőt tudjon előállítani a felszálláshoz.