Подъёмная сила

Четыре силы, действующие на самолёт

Подъёмная сила в составляющая полной аэродинамической силы, перпендикулярная вектору скорости движения тела в потоке жидкости или газа, возникающая в результате несимметричности обтекания тела потоком. В соответствии с законом Бернулли, статическое давление среды в тех областях, где скорость потока более высока, будет ниже, и наоборот. Например, крыло самолета имеет несимметричный профиль (верхняя часть крыла более выпуклая), вследствие чего скорость потока по верхней кромке крыла будет выше, чем над нижней. Создавшаяся разница давлений и порождает подъёмную силу. Полная аэродинамическая сила в это интеграл от давления вокруг контура крыла.

$\mathbf{Y}+\mathbf{P} = \oint\limits_{\partial\Omega}p\mathbf{n} \; d\partial\Omega$

где:

• Y в это подъёмная сила,
• P в это тяга,
• $\partial\Omega$ в граница профиля,
• p в величина давления,
• n в нормаль к профилю

Согласно теореме Жуковского, величина подъёмной силы пропорциональна плотности среды, скорости потока и циркуляции скорости потока.

Коэффициент подъёмной силы

Коэффициент подъёмной силы в безразмерная величина, характеризующая подъемную силу крыла определённого профиля при известном угле атаки. Коэффициент определяется экспериментальным путём в аэродинамической трубе, либо по теореме Жуковского. Формулу расчёта подъёмной силы через коэффициент разработали братья Райт и Джон Смитон в начале XX века. Формула имеет вид:

$Y = C_y \frac{\rho V^2}{2} S \,$

где:

Y в подъёмная сила (Н)

C_y в коэффициент подъёмной силы

ρ в весовая плотность воздуха на высоте полёта (кг/м³)

V в скорость набегающего потока (м/с)

S в характерная площадь (м²)

При расчетах по этой формуле важно не путать весовую и массовую плотность воздуха. Весовая плотность при стандартных атмосферных условиях (на уровне земли при температуре +15 С) равна ρ=1.225 кг/м³. Но в аэродинамических расчетах часто используют массовую плотность воздуха, которая равна 0.125 кг*с²/м⁴. В этом случае подъемная сила Y получается не в ньютонах (Н), а в килограммах (кг). В книгах по аэродинамике не всегда имеются уточнения, о какой плотности и размерности подъемной силы идет речь, поэтому в спорных ситуациях нужно проверять формулы, сокращая единицы измерения.

Ссылки

• Подъемная сила копия из веб-архива
• ON THE PHYSICS OF FLIGHT
• Подсчет подъемной силы, действующей на тело конечных размеров в потоке сплошной среды. Методика классического решения в пространстве.