istnieją różne podejścia do lot. Jeśli obiekt ma mniejszą gęstość niż powietrze, to jest wyporny i jest w stanie unosić się w powietrzu bez zużywania energii. Cięższy od powietrza statek, znany jako aerodyna, obejmuje latające zwierzęta i owady, samoloty o stałym skrzydle i wiropłat. Ponieważ statek jest cięższy od powietrza, musi generować podnośnik, aby przezwyciężyć jego ciężar. Opór wiatru wywołany przez statek poruszający się w powietrzu nazywa się przeciąganiem i jest pokonywany przez pchanie z wyjątkiem przypadku szybowania.
niektóre pojazdy również używają ciągu do lotu, na przykład rakiety i odrzutowce Harrier Jump.
wreszcie momentum dominuje w locie balistycznych obiektów latających.
siły Głównedytuj
siły istotne dla lotu to
- siła napędowa (z wyjątkiem szybowców)
- podnoszenie, powstałe w wyniku reakcji na przepływ powietrza
- opór, wytworzony przez tarcie aerodynamiczne
- Masa, wytworzona przez grawitację
- Wyporność, w przypadku lotu lżejszego niż lot powietrzny
siły te muszą być zrównoważone, aby mógł wystąpić stabilny lot.
ThrustEdit
samolot o stałym skrzydle generuje ciąg do przodu, gdy powietrze jest popychane w kierunku przeciwnym do lotu. MoĹĽna to dokonaÄ ‡ na kilka sposobĂłw, wĹ 'Ä … czajÄ … c w to wirujÄ … ce Ĺ 'ady wĹ’ osa, lub przez wirujÄ … cy wentylator wypychajä … cy powietrze z TyĹ ’ u silnika odrzutowego, lub przez wyrzucanie gorÄ … cych gazăłw z silnika rakietowego. Ciąg do przodu jest proporcjonalny do masy strumienia powietrza pomnożonej przez różnicę prędkości strumienia powietrza. Ciąg wsteczny może być generowany w celu wspomagania hamowania po wylądowaniu poprzez odwrócenie skoku łopatek śmigła o zmiennym skoku lub za pomocą odwracacza ciągu na silniku odrzutowym. Samoloty Rotary wing i thrust Vectoring V / STOL wykorzystują siłę ciągu silnika do podtrzymywania masy samolotu, a suma wektorowa tego ciągu na dziobie i rufie do kontrolowania prędkości do przodu.
LiftEdit
w kontekście przepływ powietrza w stosunku do ciała lecącego, siła nośna jest składową siły aerodynamicznej, która jest prostopadła do kierunku przepływu. Podnoszenie aerodynamiczne powoduje, że skrzydło powoduje odchylenie otaczającego powietrza – powietrze powoduje następnie siłę na skrzydle w przeciwnym kierunku, zgodnie z trzecim prawem ruchu Newtona.
podnośnik jest powszechnie kojarzony ze skrzydłem samolotu, chociaż podnośnik jest również generowany przez wirniki na wiropłatach(które są skutecznie obracającymi się skrzydłami, pełniącymi tę samą funkcję bez konieczności poruszania się samolotu w powietrzu). Podczas gdy powszechne Znaczenie słowa „Winda” sugeruje, że Winda sprzeciwia się grawitacji, podnośnik aerodynamiczny może być w dowolnym kierunku. Na przykład, gdy statek powietrzny przelatuje, Winda przeciwstawia się grawitacji, ale Winda Występuje pod kątem podczas wspinaczki, zejścia lub przechyłu. W samochodach o dużej prędkości siła podnoszenia jest kierowana w dół (zwana „siłą w dół”), aby utrzymać samochód stabilny na drodze.
Przeciągnijedytuj
dla obiektu stałego poruszającego się przez płyn, przeciągnij jest składową siły aerodynamicznej lub hydrodynamicznej sieci działającej przeciwstawnie do kierunku ruchu. Dlatego opór przeciwstawia się ruchowi obiektu,aw pojeździe napędzanym musi zostać pokonany przez pchnięcie. Proces, który powoduje podniesienie, powoduje również pewne przeciągnięcie.
Lift-to-drag ratioEdit
aerodynamiczny winda jest tworzona przez ruch aerodynamiczny obiektu (skrzydła) przez powietrze, które ze względu na swój kształt i kąt odchylania powietrza. W przypadku długotrwałego lotu prostego i poziomego podnoszenie musi być równe i przeciwne do ciężaru. Ogólnie rzecz biorąc, długie wąskie skrzydła są w stanie odchylić dużą ilość powietrza przy niskiej prędkości, podczas gdy mniejsze skrzydła potrzebują większej prędkości do przodu, aby odchylić równoważną ilość powietrza, a tym samym wygenerować równoważną ilość podnoszenia. Duże samoloty towarowe mają tendencję do używania dłuższych skrzydeł z większymi kątami natarcia, podczas gdy samoloty naddźwiękowe mają krótkie skrzydła i polegają w dużym stopniu na dużej prędkości do przodu, aby wygenerować podnośnik.
jednak ten proces podnoszenia (ugięcia) nieuchronnie powoduje siłę opóźniającą zwaną przeciąganiem. Ponieważ podnoszenie i opór są zarówno siłami aerodynamicznymi, stosunek podnoszenia do oporu jest wskaźnikiem sprawności aerodynamicznej samolotu. Współczynnik podnoszenia do oporu to stosunek L / D, wymawiany „stosunek L nad D.”Samolot ma wysoki stosunek L / D, jeśli wytwarza dużą ilość podnoszenia lub niewielką ilość oporu . Współczynnik udźwigu / oporu określa się dzieląc współczynnik udźwigu przez współczynnik oporu, CL / CD.
współczynnik unoszenia Cl jest równy unoszeniu l podzielonemu przez (gęstość r razy połowa prędkości V do kwadratu razy Powierzchnia skrzydła A). Na współczynnik unoszenia wpływa również ściśliwość powietrza, która jest znacznie większa przy większych prędkościach, więc prędkość V nie jest funkcją liniową. Na ściśliwość wpływa również kształt powierzchni samolotu.
współczynnik oporu Cd jest równy hamulcowi d podzielonemu przez (gęstość r razy połowa prędkości V do kwadratu razy obszar odniesienia A).
współczynniki podnoszenia do oporu dla praktycznych samolotów wahają się od około 4:1 dla pojazdów i ptaków o stosunkowo krótkich skrzydłach, do 60:1 lub więcej dla pojazdów o bardzo długich skrzydłach, takich jak Szybowce. Większy kąt natarcia w stosunku do ruchu do przodu również zwiększa zakres ugięcia, a tym samym generuje dodatkowy podnośnik. Jednak większy kąt natarcia również generuje dodatkowy opór.
Współczynnik podnoszenia/oporu określa również współczynnik ślizgu i zasięg ślizgu. Ponieważ stosunek ślizgu opiera się wyłącznie na relacji sił aerodynamicznych działających na samolot, masa samolotu nie wpłynie na to. Jedynym efektem ciężaru jest zmiana czasu, w którym samolot będzie szybował – cięższy samolot szybujący z większą prędkością osiągnie ten sam punkt przyziemienia w krótszym czasie.
Wypornośćedit
ciśnienie powietrza działające na obiekt w powietrzu jest większe niż ciśnienie powyżej spychania w dół. Wyporność w obu przypadkach jest równa masie wypieranego płynu – zasada Archimedesa utrzymuje Dla powietrza tak samo jak dla wody.
metr sześcienny powietrza przy zwykłym ciśnieniu atmosferycznym i temperaturze pokojowej ma masę około 1,2 kilograma, więc jego waga wynosi około 12 niutonów. Dlatego każdy 1-metrowy obiekt w powietrzu jest wypompowywany z siłą 12 niutonów. Jeśli masa obiektu o objętości 1 metra sześciennego jest większa niż 1.2 kilogramy (tak, że jego waga jest większa niż 12 niutonów), po zwolnieniu spada na ziemię. Jeśli obiekt tej wielkości ma masę mniejszą niż 1,2 kilograma, unosi się w powietrzu. Każdy obiekt, który ma masę mniejszą niż masa równej objętości powietrza, wzrośnie w powietrzu-innymi słowy, każdy obiekt mniej gęsty niż powietrze wzrośnie.
ciąg do wagi ratioEdit
stosunek ciągu do masy jest, jak sama nazwa wskazuje, stosunkiem chwilowego ciągu do masy (gdzie waga oznacza masę przy standardowym przyspieszeniu Ziemi g 0 {\displaystyle g_{0}}
). Jest to bezwymiarowy parametr charakterystyczny dla rakiet i innych silników odrzutowych oraz pojazdów napędzanych takimi silnikami (zazwyczaj kosmicznych pojazdów nośnych i samolotów odrzutowych).
Jeśli stosunek ciągu do masy jest większy niż lokalna siła grawitacji (wyrażona w gs), lot może nastąpić bez żadnego ruchu do przodu lub jakiegokolwiek podnoszenia aerodynamicznego.
Jeśli stosunek ciągu do masy razy stosunek podnoszenia do oporu jest większy niż lokalna grawitacja, możliwy jest start przy użyciu podnoszenia aerodynamicznego.
dynamika lotu
dynamika lotu to nauka o orientacji i kontroli pojazdów powietrznych i kosmicznych w trzech wymiarach. Trzy krytyczne parametry dynamiki lotu to kąty obrotu w trzech wymiarach wokół środka masy pojazdu, znane jako pitch, roll i yaw (Zobacz Tait-Bryan rotations dla wyjaśnienia).
Kontrola tych wymiarów może obejmować stabilizator poziomy (tj. „ogon”), lotki i inne ruchome urządzenia aerodynamiczne, które kontrolują stabilność kątową, tj. pozycję lotu (co z kolei wpływa na wysokość, kurs). Skrzydła są często nachylone lekko do góry-mają „dodatni kąt dwusieczny”, co daje właściwą stabilizację walca.
energooszczędnośćedit
aby stworzyć siłę ciągu, aby móc uzyskać wysokość, i przepchnąć powietrze, aby przezwyciężyć opór związany z podnoszeniem, wszystko wymaga energii. Różne obiekty i stworzenia zdolne do lotu różnią się wydajnością mięśni, silników i jak dobrze przekłada się to na pchnięcie do przodu.
sprawność napędowa określa ile energii Pojazdy generują z jednostki paliwa.
RangeEdit
zasięg, jaki mogą osiągnąć napędzane artykuły lotnicze, jest ostatecznie ograniczony przez ich opór, a także przez to, ile energii mogą przechowywać na pokładzie i jak skutecznie mogą przekształcić tę energię w napęd.
w przypadku samolotów z napędem energia użyteczna jest określana przez ich ułamek paliwa – jaki procent masy startowej stanowi paliwo, a także energia właściwa zużytego paliwa.
Power-to-weight ratioEdit
wszystkie zwierzęta i urządzenia zdolne do długotrwałego lotu potrzebują stosunkowo wysokiego stosunku mocy do masy, aby móc wytworzyć wystarczającą siłę nośną i/lub siłę ciągu, aby osiągnąć start.