Lettere enn luft luftskip er i stand til å fly uten noen større inngang av energidet er forskjellige tilnærminger til fly. Hvis et objekt har en lavere tetthet enn luft, så er det flytende og kan flyte i luften uten å bruke energi. En tyngre enn luft håndverket, kjent som en aerodyne, inkluderer flighted dyr og insekter, fast ving fly og rotorcraft. Fordi båten er tyngre enn luft, må den generere løft for å overvinne sin vekt. Vindmotstanden forårsaket av fartøyet som beveger seg gjennom luften kalles dra og overvinnes av fremdriftsstøt, unntatt ved gliding.
Noen kjøretøy bruker også skyvekraft for fly, for eksempel raketter og Harrier Jump Jets.endelig dominerer momentum flyet av ballistiske flygende objekter.
ForcesEdit
Hovedstyrker som virker på et fly som er tyngre enn luft Hovedartikkel: Aerodynamikk
Krefter som er relevante for flyging er
- Løft, skapt av reaksjonen på en luftstrøm
- Drag, skapt av aerodynamisk friksjon
- Vekt, skapt av tyngdekraften
- Oppdrift, for lettere enn flyging
disse kreftene Må balanseres For at stabil flyging skal skje.
ThrustEdit
et fly med fast vinge genererer fremdrift når luften skyves i motsatt retning av flyet. Dette kan gjøres på flere måter, blant annet ved å spinne bladene på en propell, eller en roterende vifte skyve luft ut fra baksiden av en jetmotor, eller ved å mate ut varme gasser fra en rakettmotor. Forovertrykket er proporsjonalt med massen av luftstrømmen multiplisert med forskjellen i hastighet av luftstrømmen. Omvendt trykk kan genereres for å hjelpe bremsing etter landing ved å reversere tonehøyde på propellblader med variabel stigning, eller ved hjelp av en trykkbytter på en jetmotor. Rotary wing fly og thrust vectoring V/STOL fly bruker motorstøt for å støtte vekten av flyet, og vektorsummen av denne fremstøt for og bak for å kontrollere fremoverhastigheten.
LiftEdit
i sammenheng med en luft flyt i forhold til en flygende kropp er løftekraften komponenten av den aerodynamiske kraften som er vinkelrett på strømningsretningen. Aerodynamisk løft resulterer når vingen forårsaker at omgivende luft avbøyes-luften forårsaker da en kraft på vingen i motsatt retning, i samsvar Med Newtons tredje bevegelseslov.Løft er vanligvis forbundet med vingen av et fly, selv om løft også genereres av rotorer på rotorkraft (som effektivt roterer vinger, utfører samme funksjon uten at flyet beveger seg fremover gjennom luften). Mens vanlige betydninger av ordet «løft» antyder at løft motsetter tyngdekraften, kan aerodynamisk løft være i alle retninger. Når et fly er cruising for eksempel, heis ikke motsette tyngdekraften, men heis skjer i en vinkel når klatring, synkende eller bank. På høyhastighetsbiler er løftekraften rettet nedover (kalt «down-force») for å holde bilen stabil på veien.
DragEdit
for et fast objekt som beveger seg gjennom en væske, er drag komponenten av netto aerodynamisk eller hydrodynamisk kraft som virker motsatt retning av bevegelsen. Derfor drar motstår bevegelsen av objektet, og i et drevet kjøretøy må det overvinnes av trykk. Prosessen som skaper heis fører også noen dra.
Løft-til-dra-forholdrediger
Hastighet og dra-forhold for et typisk fly
denne løfteprosessen fører imidlertid uunngåelig til en retarderende kraft som kalles dra. Fordi løft og dra er begge aerodynamiske krefter, er forholdet mellom løft og dra en indikasjon på flyets aerodynamiske effektivitet. Heisen til dra forholdet Er L / D forholdet, uttales » L Over D forholdet .»Et fly har et høyt L / D-forhold hvis det produserer en stor mengde løft eller en liten mengde dra. Løft / dra-forholdet bestemmes ved å dividere løftekoeffisienten MED dragkoeffisienten, CL / CD.
løftekoeffisienten Cl er lik heisen l dividert med (tetthet r ganger halvparten av hastigheten v kvadrert ganger vingeområdet A). Løftekoeffisienten påvirkes også av kompressibiliteten til luften, som er mye større ved høyere hastigheter, så hastighet V er Ikke en lineær funksjon. Kompressibilitet påvirkes også av formen på flyflatene.
drag-koeffisienten Cd er lik drag dividert med (tetthet r ganger halvparten av hastigheten v kvadrert ganger referanseområdet A). 4:1 for kjøretøy og fugler med relativt korte vinger, opptil 60: 1 eller mer for kjøretøy med svært lange vinger, for eksempel glidere. En større angrepsvinkel i forhold til fremoverbevegelsen øker også omfanget av avbøyning, og genererer dermed ekstra løft. Men en større angrepsvinkel genererer også ekstra dra.
Løft / dra-forhold bestemmer også glideforholdet og glideområdet. Siden glideforholdet bare er basert på forholdet mellom aerodynamikkstyrken som virker på flyet, vil flyvekten ikke påvirke den. Den eneste effekten vekt har er å variere tiden at flyet vil gli for-en tyngre fly gli på en høyere hastighet vil komme til samme touchdown punkt i en kortere tid.
Oppdrift
Lufttrykket som virker opp mot et objekt i luft er større enn trykket over å skyve ned. Oppdriften, i begge tilfeller, er lik vekten av væskeforskyvning-Archimedes ‘ prinsipp holder for luft akkurat som det gjør for vann.
en kubikkmeter luft ved vanlig atmosfærisk trykk og romtemperatur har en masse på ca 1,2 kilo, så vekten er ca 12 newtons. Derfor er ethvert 1-kubikkmeter objekt i luft løftet opp med en kraft på 12 newtons. Hvis massen av 1-kubikkmeter objektet er større enn 1.2 kilo (slik at vekten er større enn 12 newtons), faller den til bakken når den slippes ut. Hvis et objekt av denne størrelsen har en masse mindre enn 1,2 kilo, stiger den i luften. Ethvert objekt som har en masse som er mindre enn massen av et like stort volum luft vil stige i luft – med andre ord, noe objekt mindre tett enn luft vil stige.
Trykk til vektforhold
Thrust-to-weight ratio er, som navnet antyder, forholdet mellom momentant thrust til vekt (hvor vekt betyr vekt Ved Jordens standard akselerasjon g 0 {\displaystyle g_{0}}
). Det er en dimensjonsløs parameterkarakteristikk for raketter og andre jetmotorer og kjøretøy drevet av slike motorer(vanligvis romfartøyer og jetfly). hvis trykk-til-vekt-forholdet er større enn den lokale tyngdekraften (uttrykt i gs), kan fly oppstå uten fremoverbevegelse eller aerodynamisk løft som kreves.
hvis trykk-til-vekt-forholdet ganger løft-til-dra-forholdet er større enn lokal tyngdekraft, er det mulig å ta av med aerodynamisk løft.
flight dynamicsEdit
Energieffektivitetrediger
for å skape trykk for å kunne oppnå høyde, og for å presse gjennom luften for å overvinne dra forbundet med løft, tar alt energi. Ulike objekter og skapninger som er i stand til å fly, varierer i effektiviteten av musklene, motorene og hvor godt dette oversettes til fremdrift.
Fremdriftseffektivitet bestemmer hvor mye energi kjøretøy genererer fra en enhet av drivstoff.
RangeEdit
rekkevidden som drevne flyartikler kan oppnå, er i siste instans begrenset av deres dra, samt hvor mye energi de kan lagre om bord og hvor effektivt de kan slå den energien til fremdrift.
for drevne fly bestemmes den nyttige energien av drivstofffraksjonen – hvilken prosentandel av startvekten er drivstoff, samt den spesifikke energien til drivstoffet som brukes.
Effekt-til-vekt-forholdrediger
alle dyr og enheter som er i stand til vedvarende flytur, trenger relativt høye effekt-til-vekt-forhold for å kunne generere nok løft og / eller trykk for å oppnå start.