Pytanie:
Czy skrzydło może generować siłę nośną przekraczającą ciężar samolotu?
dammy999
2020-01-11 02:21:14 UTC
view on stackexchange narkive permalink

„Aby samolot lub ptak mógł latać, jego skrzydła muszą mieć wystarczającą siłę nośną, aby dorównać jego wadze.”

Mam ten fragment z „ https://www.sciencelearn.org. nz / resources / 300-wings-and-lift ”.

Moje pytania: (1) Czy skrzydło samolotu może wytworzyć siłę nośną większą niż ciężar samolotu? (2) Jeśli odpowiedź na pytanie (1) brzmi: tak, a co się dzieje w takiej sytuacji?

Samolot wznosi się. Oznacza to, że aby latać wyżej niż poziom gruntu, latająca rzecz MUSI generować siłę nośną przekraczającą jej wagę, przynajmniej przez część czasu.
Z twojego pytania nie wynika jasno, że rozumiesz zasady lotu. Gdyby siła nośna nie przekraczała wagi, to jak myślisz, jak samolot mógłby unieść się w powietrze?
@Transistor: Na przykład dzięki stosunkowi ciągu do masy większym niż 1 i skierowaniu silników w dół. (Tak, to nie jest podnośnik aerodynamiczny, ale zacząłeś swój komentarz od założenia, że ​​OP nie rozumie podnoszenia, a następnie przejdź do argumentu opartego na podnoszeniu, więc bądź przygotowany na to, że… ahem… przelecisz nad ich głową .)
@Jörg W Mittag: Jasne, ale bardzo niewiele samolotów (a nawet helikopterów) ma silniki skierowane w dół. Oczywiście ani śmigłowce, ani helikoptery nie posunęłyby się zbyt daleko, gdyby ich śmigła / łopaty wirnika (które są tylko wyspecjalizowanymi skrzydłami) nie wytwarzały „siły nośnej”. A silniki odrzutowe mają w sobie dużo małych „skrzydełek” ...
@slebetman - nie, patrz - https://aviation.stackexchange.com/questions/40921/does-lift-equal-weight-in-a-climb/56476#56476 - „Najwyraźniej udźwig jest mniejszy niż waga w wspinaczka z napędem ”.
@Transistor - patrz powyższy komentarz
@jamesqf Nie trzeba iść nawet tak daleko - rozważmy na przykład szybowiec. Jedyne, co ją podnosi, to skrzydło.
Wow, wciąż pracujemy nad tym. 1. Najbardziej efektywnym sposobem wspinania się jest użycie skrzydła. Nacisk poziomy, nadmierne podniesienie, aby uzyskać nieco mniejszy nadmiar ** pionowego ** podnoszenia. 2. Tak, ciąg samolotów może być skierowany w dół, nazywa się to „ciągiem w dół” i jest używane do przeciwdziałania tendencji do podnoszenia w górę spowodowanej zwiększaniem prędkości podczas lotu w stanie ustalonym. Istnieje warunek użycia mniejszej siły nośnej niż ciężaru do wznoszenia, ale użycie ciągu jako części składowej pionowej jest generalnie mniej wydajne.
@quietflyer Może tak być, ale musisz wejść na podjazd, który wymaga zmiany prędkości wznoszenia, która wymaga większej siły nośnej niż ciężaru. W przeciwnym razie samolot po prostu pozostanie przy aktualnej prędkości wznoszenia. Biorąc pod uwagę, że wszystkie samoloty startują na ziemi z zerową prędkością wznoszenia, oznacza to, że w pewnym momencie potrzebujesz więcej siły nośnej niż ciężaru, niezależnie od tego, jak są produkowane - skrzydła, rakiety itp. W przypadku większości samolotów są to skrzydła
Sześć odpowiedzi:
user46095
2020-01-12 00:54:11 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Tak, w przeciwnym razie samoloty nie byłyby w stanie wznieść się w niebo

Idealny przypadek reductio ad absurdum. Wolałbym raczej użyć szybowców, aby było to jeszcze bardziej niepodważalne (skrzydła mogą unieść płatowiec nawet wtedy, gdy żaden silnik nie pomaga).
O wiele bardziej podoba mi się prostota tej odpowiedzi niż inne odpowiedzi. Sprawiają, że brzmi to o wiele bardziej złożone niż w rzeczywistości.
Ta odpowiedź jest prosta, ale trochę uproszczona. Jest całkowicie możliwe, aby wspinać się bez podnoszenia> ciężaru. Na przykład rakiety wykorzystują ciąg zamiast siły nośnej aerodynamicznej, aby przeciwdziałać sile grawitacji. Najprostszym sposobem wyrażenia tego, że nadal jest całkowicie poprawny, byłoby powiedzenie: „Aby statek powietrzny przyspieszył w górę, musi być w stanie, przynajmniej na krótko, wytworzyć siłę skierowaną do góry większą niż jego ciężar”. Po ustaleniu wznoszenia, siła netto działająca w górę może (i zazwyczaj w przypadku samolotu) powrócić do równości ciężaru.
@reirab Stąd sugestia kuroi nekos.
Szybowce generują siłę nośną, ale z wyjątkiem wychodzenia z nurkowania (z dużą prędkością), osiągają wysokość tylko wtedy, gdy istnieje prąd wstępny, z którego można skorzystać. Bez silnika / śmigła, nie mogą generować prędkości (poza nurkowaniem)
Zobacz - https://aviation.stackexchange.com/questions/40921/does-lift-equal-weight-in-a-climb/56476#56476 - „Najwyraźniej udźwig jest mniejszy niż ciężar podczas wspinaczki z napędem”.
Ale rakiety to nie samoloty.
@reirab - „Po ustaleniu wznoszenia, siła netto działająca w górę może (i, w przypadku samolotu, zazwyczaj będzie) powrócić do równości wagi”. - ale siła nośna skrzydła (temat pierwotnego pytania) będzie mniejsza niż waga podczas ustalonego wznoszenia. Zobacz mój poprzedni komentarz do tej odpowiedzi, aby uzyskać więcej informacji.
Zgoda @quietflyer. Właśnie dlatego powiedziałem „siła netto w górę”, a nie „podnoszenie”. :)
Jestem rozdarty między „Ta odpowiedź nie jest wystarczająco szczegółowa, aby była pełną odpowiedzią” i „Ta odpowiedź doskonale podsumowuje sytuację”.
„Gdy prędkość wznoszenia zostanie ustalona, ​​siła netto działająca w górę może powrócić do równej wagi” negatywnie, przepraszam, obiekt wspinaczkowy również będzie miał składową pionowego oporu. Siła netto skierowana w górę = waga + opór pionowy. Siła netto skierowana w górę będzie składać się z ciągu pionowego, pionowego podnoszenia skrzydła lub połączenia tych dwóch. Rozwiązanie tego problemu będzie bardzo korzystne dla tej witryny.
Zeiss Ikon
2020-01-11 02:23:59 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Tak, skrzydło może (przy wystarczającej prędkości do przodu i kącie natarcia) generować siłę nośną większą niż ciężar samolotu. Jak w przypadku każdej „niezrównoważonej” siły, spowoduje to przyspieszenie samolotu w kierunku siły nośnej, zgodnie z drugim prawem Newtona. $$ \ mathbf F = m ~ \ mathbf a $$

Uwaga, pogrubione jednostki to ilości wektorowe.

Tak dzieje się podczas każdego pozytywnego manewru $ \ mathrm G $ , takiego jak wyrwanie z nurkowania, pętla itp.

Lub nawet zwykły start lub wznoszenie.
-1
@A.I.Breveleri W rzeczywistości, ponieważ silniki są skierowane nieco w dół, wysokość podnoszenia będzie w rzeczywistości mniejsza niż waga.
Mówiąc jeszcze dokładniej, gdy prędkość wznoszenia jest stała, dodatnia lub ujemna, na osi góra / dół wystąpi pewien opór. Gdy wznoszenie jest dodatnie, siła nośna będzie musiała być nieco wyższa niż waga, aby wygrać tę dodatkową siłę.
@VladimirCravero To prawda, a poza tym podnośnik nie jest już wyrównany z grawitacją. Podnoszenie definiuje się jako prostopadłe do oporu, niekoniecznie zgodne z grawitacją. Chociaż zwykle tak jest, siła nośna nie zawsze musi być większa niż grawitacja podczas wspinaczki, niektóre myśliwce odrzutowe są tak potężne, że mogą wisieć pionowo w powietrzu prawie bez prędkości, a zatem prawie bez windy.
@Orbit - „Choć to zwykle bywa, siła nośna nie zawsze musi być większa niż grawitacja podczas wspinaczki” - właściwie to zwykle tak nie jest. Zobacz https://aviation.stackexchange.com/questions/40921/does-lift-equal-weight-in-a-climb/56476#56476 - „Najwyraźniej udźwig jest mniejszy niż waga w [na poziomie skrzydeł] wspinać się"
JZYL
2020-01-11 08:04:08 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ponadto, zgodnie z odpowiedzią @Zeissa, ilekroć samolot przechyla się w stanie ustalonym, siła nośna będzie większa niż jego waga. Jednak jego prędkość będzie stała; zamiast tego przyspieszenie jest dośrodkowe i skutkuje okrężnym zakrętem.

Edycja, wyjaśnienie dotyczące manewru podciągania :

Gdy samolot jest pochylony w górę kontroli, a po ustabilizowaniu się trybu krótkotrwałego (maksymalnie kilka sekund), z powodu większego kąta natarcia (AOA) przyniesie nierównowagę podnoszenia większą niż jego waga. Podobnie jak w przypadku skrętu z przechyleniem, ponieważ siła wypadkowa jest prostopadła do prędkości poziomej, będzie miała charakter dośrodkowy i spowoduje pionowy ruch kołowy. To jest wczesna faza manewru.

Ponieważ wyższy kąt natarcia ma większy opór, prędkość spadnie w kierunku nowej i niższej prędkości trymu. W tym samym czasie, gdy prędkość spada, siła nośna również maleje, więc nierównowaga sił jest mniejsza. Gdy malejąca prędkość lotu spadnie poniżej nowej prędkości trymowania, dron ponownie obniży się. Ta cykliczna wymiana energii nazywa się phugoid i zwykle utrzymuje się przez jakiś czas (dziesiątki minut do godziny), jeśli nie jest kontrolowana.

Ostatecznie jednak phugoid umiera (phugoid jest zwykle stabilny w reżimie nietransonicznym) i samolot leci z nową prędkością trymu, z uniesieniem równym masie. Jeżeli samolot znajduje się przed krzywą mocy, wznosi się w stanie ustalonym; w przeciwnym razie opadnie.

Pete Kirkham
2020-01-13 19:47:53 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Latawiec to prosty samolot generujący siłę nośną. Pionowa składowa siły naciągu, którą odczuwasz na strunie, to wynikowe uniesienie większe niż ciężar samolotu, a składową poziomą jest opór. W samolocie bez uwięzi nadmierna siła nośna powoduje, że samolot „podnosi się”, a dokładniej, powoduje zakrzywienie toru lotu w górę.

Zobacz - https://aviation.stackexchange.com/questions/40921/does-lift-equal-weight-in-a-climb/56476#56476 - „Najwyraźniej udźwig jest mniejszy niż ciężar podczas wspinaczki z napędem”.
Edytowałem zgodnie z moją sugestią. Możesz cofnąć zmiany, jeśli uważasz, że zmiana nie jest zgodna z intencją Twojej odpowiedzi.
@quietflyer intencją było uzupełnienie bardziej teoretycznych opisów innych odpowiedzi fizycznym doznaniem, które OP może dobrze znać, ponieważ wiele osób uczy się w ten sposób lepiej, a wszystkie te komentarze raczej psują efekt. No cóż.
OK komentarze zostały usunięte. Jeśli chcesz to wszystko cofnąć, zostawię to w spokoju.
DrC
2020-01-12 21:39:25 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Dźwig, jaki skrzydło MOŻE generować, jest cechą konstrukcyjną skrzydła.

Dźwig, jaki skrzydło generuje, jest cechą ciężaru i toru lotu samolotu.

Pierwsza część jest poprawna, ale druga nie. Wytworzona siła nośna jest funkcją prędkości i kąta natarcia. Ciężar nie przyczynia się do generowania siły nośnej, jest to siła przeciwna, którą należy pokonać, aby latać.
Oprócz tego, co powiedział Michael, tor lotu nie wpływa (bezpośrednio) na generowanie siły nośnej skrzydeł. Kąt natarcia (kąt między przepływem powietrza a linią cięciwy skrzydła) ma jednak znaczenie.
Więcej niż jeden sposób na oskórowanie kota; Myślę, że odpowiedź jest w porządku. Jeśli znasz wagę i tor lotu, znasz windę. Weź pod uwagę, że pilot (lub autopilot) również znajduje się w pętli, manipulując elementami sterującymi, a tym samym pośrednio kątem natarcia, aby uzyskać pożądany tor lotu. Dlatego zapewne prawdziwym stwierdzeniem jest stwierdzenie, że „siła nośna, jaką generuje skrzydło, jest cechą wagi i toru lotu samolotu”. Czy stwierdzenie twierdzi, że tor lotu POWODUJE podnoszenie, a nie odwrotnie? Powiedziałbym nie.
Acccumulation
2020-01-14 02:27:27 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jeśli masz samolot z 20 tonami ładunku, a całkowita masa samolotu, łącznie z ładunkiem, wynosi 60 ton, to oczywiście skrzydła są w stanie unieść 60 ton. Jeśli lecisz tym samym samolotem bez ładunku, nie wpłynie to na siłę nośną, jaką mogą wytworzyć skrzydła. Tak więc wyraźnie są sytuacje, w których skrzydła mogą wytwarzać większy udźwig niż ciężar samolotu.

Inną rzeczą, która pokazuje, że samolot czasami musi działać poniżej maksymalnego wzniosu, jest to, że kiedy samolot startuje lub ląduje, nie porusza się z maksymalną prędkością. Ponieważ siła nośna rośnie wraz z prędkością, oznacza to, że jej siła nośna jest znacznie uszkodzona. Jeśli samolot ma wystarczającą siłę nośną, aby latać z prędkościami na pasie startowym, to ma wystarczającą siłę nośną, aby latać z prędkością przelotową.

Ponadto samolot będzie potrzebował marginesu, aby wznosić się, skręcać (jednym z powodów, dla których samoloty przechylają się podczas skrętu, jest to, że siłę podnoszenia skrzydeł można następnie przyłożyć do siły dośrodkowej, czyli obracania samolot) itp. Powiedz każdemu pilotowi, że chcesz, aby leciał samolotem z maksymalnym wzniosem równym lub nieznacznie większym od wagi samolotu i jeśli nie ma ochoty na śmierć, to lecą w drugą stronę.

Wydaje się, że w niektórych częściach Twojej odpowiedzi słowo „siła nośna” oznacza coś bardziej podobnego do „siły nośnej”, co oznacza wielkość siły nośnej, która byłaby wygenerowana przy dowolnej prędkości, gdybyśmy natychmiast ustawili skrzydło pod maksymalnym kątem unoszenia. atak. Czy siła nośna - rzeczywista siła nośna, a nie „potencjalna” - naprawdę rośnie wraz z prędkością? Jeśli tak, to co utrzymujesz na stałym poziomie i jaki jest wynikowy tor lotu?


To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 4.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...