Аеродинамічні сили, що діють на крило літака у польоті
Розглянемо картину обтікання крила.
Повітря обтікає верхню та нижню частини крила неоднаково. Струйки потоку, що набігає, у міру наближення до крила деформуються: над крилом стискаються, а під крилом розширюються. Отже, швидкості струмків повітря різні. Де стиснення струмків (над крилом), там швидкість струмків збільшується по відношенню до їх швидкості далеко від крила і стає більше швидкості струмків потоку, що набігає. Де розширення струмків (під крилом), там швидкість струмків зменшується і стає менше швидкості струмків над крилом і швидкості струмків потоку, що набігає. Це пояснюється тим, що частинки повітря, що обтікають крило, зверху, повинні за один і той же час пробігти довшу дорогу, ніж частинки знизу крила.
За законом Бернуллі: над крилом, де швидкість потоку більша, там тиск менший; а під крилом, де швидкість потоку менша, там тиск більший. Отже, кожен елемент поверхні крила діє сила внаслідок різниці тисків. Крім цього, на кожен елемент поверхні крила діє елементарна сила тертя повітря (направлена по дотичній у точці поверхні крила).
Через війну, кожен елемент поверхні крила діє елементарна аеродинамічна сила dR як геометрична сума сил dF і . Результуюча цих елементарних аеродинамічних сил називаєтьсяповна аеродинамічна сила R.
Важливо знати точку застосування аеродинамічної сили. Її називають центром тиску.
Центр тиску - це умовна точка перетину лінії дії повної аеродинамічної сили з хордою крила.
Умовно аеродинамічну силу можна розкласти на 3 складові:
  |
Складова R, що діє перпендикулярнонапрямку потоку повітря і симетрії, що лежить в площині, називається підйомна сила крила (Y).
Складова R, що діє за напрямом потоку повітря, називається силалобового опору (X).
Складова R, що діє перпендикулярно потоку повітря, називається бічна сила (Z).
 |
- коефіцієнти відповідно до повної аеродинамічної сили, підйомної сили, сили лобового опору та бічної сили;
р – щільність повітря;
υ - швидкість руху літака чи повітря;
S – площа крила.
Усі коефіцієнти – безрозмірні величини, вони визначаються на підставі продувок в аеродинамічних трубах. Ці коефіцієнти залежать від кількох факторів:
• від положення крила у потоці;
• від якості обробки поверхні крила;
• від людського чинника, тобто. точності виміру величин при випробуваннях в аеродинамічних трубах;
• від стисливості повітря (при великих швидкостях польоту).
При симетричному розташуванні крила щодо вертикальної площини R розкладається на 2 сили: X та У.
Підйомна сила Y – це корисна сила. Вона дозволяє здійснювати політ.
Сила лобового опору (X) – це шкідлива сила, яка гальмує рух літака.
Сила лобового опору складається з двох складових: профільного та індуктивного опору.
Профільний опір залежить від форми крила, його положення в потоці та якості обробки поверхні.
Підйомна сила перпендикулярна до потоку. Так як потік відхиляється вниз (на підставі третього закону Ньютона), то і підйомна сила відхилятиметься назад надеякий кут ∆а.
Розкладемо Y на складові, перпендикулярно і паралельно потоку повітря, що набігає. Відхилення назад підйомної сили призводить до появи сили індуктивного опору.
Отже,
Аеродинамічна якість крила (К) – це відношення коефіцієнта підйомної сили до коефіцієнта лобового опору.
Так як і залежать від форми крила, від його положення в потоці, а отже і аеродинамічна якість залежить від даних факторів.
§ 2.6. Положення крила в потоці повітря.
Кут атаки та його вплив на аеродінамічну якість крила. Аеродинамічна якість крила залежить від положення крила у просторі, що визначається кутом атаки а.
Кут атаки (а) - це кут, утворений хордою крила і напрямом потоку повітря, що набігає.
Кут атаки може бути позитивним, негативним чи рівним нулю.
а > 0, якщо потік набігає на нижню поверхню крила (а),