Аеродинамічна сила

Аеродинамічна сила – це сила, з якою зустрічний рухомий повітряний потік діє на поверхню твердого тіла.

Типова схема аеродинамічних сил, що діють на літальний апарат: 1 — тяга; 2 — лобовий опір; 3 — підйомна сила; 4 — вага

Центр тиску – точка докладання цієї сили.

Сила впливу повітряного потоку на тверде тіло залежить від багатьох параметрів, головними з яких є форма й орієнтація тіла в потоці, лінійні розміри тіла та інтенсивність повітряного потоку, яка визначається його щільністю і швидкістю.

Аеродинамічна сила виникає з двох причин:

• сила, що діє по нормалі до тіла, яка утворюється через тиск повітря на поверхню тіла,
• сила тертя пов'язана з в'язкістю газового середовища.

Крім цих двох сил, існує також поняття аеродинамічного моменту, значення якого залежить від точки, обраної для розрахунку.

Сила, створювана гвинтом або реактивним двигуном, називається тягою і вона також є аеродинамічною силою (оскільки вона також впливає на навколишнє повітря) Аеродинамічна сила літального апарату з двигуном зазвичай представляється трьома векторами: тяга, підйомна сила і опір.

Четверта сила, яка діє на планер або літак з мотором під час польоту це його вага. Вага тіла не є аеродинамічною силою.

Формула

Повна аеродинамічна сила прямо пропорційна кінетичній енергії потоку, який обтікає тіло і трансформується в енергію тертя в прикордонному шарі і в потенційну енергію тиску. В інженерних аеродинамічних розрахунках повна аеродинамічна сила записується формулою:

${\displaystyle R_{a}=C_{R}{\rho \ V^{2} \over 2}S}$

де

${\displaystyle R_{a}}$ - повна аеродинамічна сила, Н.

${\displaystyle C_{R}}$ - безрозмірний коефіцієнт повної аеродинамічної сили, визначається дослідним шляхом в процесі аеродинамічних експериментів або теоретичними розрахунками

${\displaystyle {\rho \ V^{2} \over 2}}$ - динамічний напір, у Па.

${\displaystyle \rho }$ - щільність повітря.

${\displaystyle V}$ - швидкість тіла відносно повітря ("повітряна швидкість" тіла).

${\displaystyle S}$ - ефективна площа поверхні тіла.

При взаємодії твердого тіла з повітряним потоком не важливо, чи рухається тіло в нерухомому повітрі чи нерухоме тіло обтікає рухомий повітряний потік. Сили взаємодії, які при цьому виникають, будуть однакові. Це твердження основане на принципі відносності руху, сформульованому Галілео Галілеєм (1564–1642).

Примітки

1. Hurt, H.H.Jr. Aerodynamics for Naval Aviators. p.29
2. Clancy, L.J. Aerodynamics. Section 4.10
3. Massey, B.S. Mechanics of Fluids, section 10.8.2
4. Hurt, H.H.Jr. Aerodynamics for Naval Aviators. Fig 2.20
5. Clancy, L.J. Aerodynamics. Section 14.2
6. Энциклопедия Кругосвет [ 29 жовтня 2014 у Wayback Machine.] Аэродинамика

Посилання

• Аеродинамічна сила [ 14 лютого 2022 у Wayback Machine.] // ВУЕ
• Сила аеродинамічна // Універсальний словник-енциклопедія. — 4-те вид. — К. : Тека, 2006.
• Формула аэродинамической силы [ 29 жовтня 2014 у Wayback Machine.]

Джерела