Почему летают машины - 2

>Но это изменение импульса создает лишь ничтожную часть от наблюдаемой подъемной силы.

Ровно 100%. Ни больше, ни меньше. Иначе - нарушение закона Ньютона, если речь идёт о молекулах "вблизи", или закона сохранения импульса, если "вдали". Понимаете?

>Блин.

Ну, уж в этом-то мы друг друга хорошо понимаем...

[ 25-11-2002: Message edited by: avmich ]

avmich>или закона сохранения импульса, если "вдали". Понимаете?

Какое еще нарушение закона сохранения импульса? Импульс-то самолета не меняется! Значит не меняется и суммарный импульс воздуха. Пока это не понято, двигаться дальше бесполезно!

avmich>>или закона сохранения импульса, если "вдали". Понимаете?

Дилетант>Какое еще нарушение закона сохранения импульса? Импульс-то самолета не меняется!

...потому что равнодействующая сил притяжения и П.С. равна нулю (в горизонтальном полете).

Дилетант> Значит не меняется и суммарный импульс воздуха. Пока это не понято, двигаться дальше бесполезно!

Да, СУММАРНЫЙ импульс ВСЕЙ атмосферы (при установившемся полете) не меняется. НО: мы рассматриваем только ту часть атмосферы, через которую в данный момент пролетает самолет. Эта часть (для определенности, скажем, 1 км³ ) приобретает импульс вниз, чтобы потом, отдать его земле.

Дилетант>А чтобы понять, почему дело не в отбрасывании воздуха крылом, можно обсчитать такую модель: крыло находится в вакууме, и на него направляется струя очень холодного воздуха (температура стремится к абсолютному нулю). Известны угол установки крыла, скорость струи, плотность, давление пренебрежимо мало (из-за малой температуры). Посчитайте, и Вы получите, что что сила, создаваемая "отбросом струи" слишком мала.

Вот, действительно, давайте обсуждать именно эту модель. Все предельно просто. Вакуум, невесомость. Есть 2 объекта: крыло, изначально неподвижное в выбранной СО, и облако газа (достаточно разреженное, чтобы не сконденсороваться), налетающее на переднюю кромку крыла.

Что будет дальше?

[ 25-11-2002: Message edited by: GrayCat ]

Дилетант, вы прочитали ссылку, что я вам давал? (Да/Нет)

Вы согласны, что "Уже из одного только факта, что поток после обтекания приобрел составляющую импульса, направленную вниз, следует, что такой же импульс вверх приобретает крыло."? (Да/Нет)

Вы согласны, что подъемная сила точно соответсвует импульсу переданному воздуху? (Да/Нет)

Теперь к гидро и аэродинамике...

Дилетант>...Если тело одтекается ламинарным потоком, то лобовое сопротивление и подъемная сила будут равны нулю.

Вы, уважаемый, сейчас сказали чушь.
Пожалуйста, прочитайте повнимательней ссылочку, что я давал.

Последний вопрос:
Вы согласны, что в основу расчета подъемной силы заложено уравнение Бернулли? (Да/Нет)

>Какое еще нарушение закона сохранения импульса? Импульс-то самолета не меняется! Значит не меняется и суммарный импульс воздуха. Пока это не понято, двигаться дальше бесполезно!

Дилетант, на систему самолёт-воздух действует внешняя сила - притяжения Земли. Поэтому суммарный импульс системы самолёт-воздух как раз меняется - в соответствии с 3-м законом Ньютона - со скоростью вес самолёта в секунду.

>>Какое еще нарушение закона сохранения импульса? Импульс-то самолета не меняется! Значит не меняется и суммарный импульс воздуха. Пока это не понято, двигаться дальше бесполезно!

avmich>Дилетант, на систему самолёт-воздух действует внешняя сила - притяжения Земли. Поэтому суммарный импульс системы самолёт-воздух как раз меняется - в соответствии с 3-м законом Ньютона - со скоростью вес самолёта в секунду.

Уважаемые Дилетант да и Кола,
Пожалуйста, не спорьте на ету тему. Здесь уважаемый авмич совершенно прав. А вы разрываете систему. Не забывайте, что движение определяется равнодействующими сил. Для самолета в горизонтальном полете - подьемная сила есть, а равнодействующая равна нулю. А воздух движется под действием минус подьемной силы.
Вот когда мы имеем перегрузку больше единицы - у самолета появляется ненулевая равнодействующая и ускорение вверх.
Никто не измерял импульса воздуха, но сомнению не подлежит третий закон Ньютона. В расчетах исxодят из него. Точка.

Вопрос топика - _где_ фактически происxодит отбрасывание воздуха? Как оно выглядит? Кто его фиксировал? Как его "пощупать"?

[ 26-11-2002: Message edited by: victorzv ]

Тогда это чисто аэродинамический вопрос, о деталях, скорее "как", чем "почему". Мишина модель предлагает отбрасывание воздуха за задней кромкой крыла, при разгоне воздуха вдоль верхней кромки крыла.

Дилетант, у меня есть простой, короткий и чёткий ответ на вопрос, почему машины летают (а не падают). А именно: потому что они отбрасывают от себя воздух вниз. Есть ли у Вас короткий вариант ответа? Не приведёте ли, если есть?

TheFreak>victor: Два вопроса.
TheFreak>1) Третий закон Ньютона справедлив?
TheFreak>2) Будет ли подъемная сила в ламинарном потоке (нет никаких концевых и прочих вихрей)?

А можно я отвечу!

1) Еще как справедлив!
2) Нет, не будет! Потому что ламинарный поток - это когда две молекулы, расставшись со слезами на носке крыла, счастливо воссоединяются на его задней кромке. А вот когда пробежавшая по верхней стороне крыла молекула обнаруживает, что ее подруга запаздывает, то это значит, что к крылу "присоединился" коварный вихрь, который виртуально (реверанс В.М.) бегает вокруг крыла и заставляет несчастные молекулы давиться в областях повышенного давления и разряжаться в областях пониженного. А поток вокруг крыла хоть и не ламинарный, но безотрывный. А это две большие разницы.

[ 25-11-2002: Message edited by: Дилетант ]

Дилетант, и в комнате, и в бутылке с мухой общий импульс воздуха нулевой - воздух никуда не двигается. Тем не менее и муха, и самолёт воздух вниз отбрасывают.

Парадокс? Отнюдь . Отбрасывание происходит в непосредственной близости. После встречи с землёй или стенками комнаты или бутылки импульс воздуха, конечно, опять меняется.

avmich>Опишите вокруг самолёта сферу, чтобы весь самолёт был внутри неё. Теперь опишите сферу вдвое большего радиуса, с центром в той же точке, что и у первой сферы.

Описывать такие сферы бесполезно, потому что каждая такая сфера является незамкнутой системой. Но поместите летательный аппарат в замкнутое пространство типа комнаты без сквозников, и все сразу упростится для понимания.

avmich>Дилетант, у меня есть простой, короткий и чёткий ответ на вопрос, почему машины летают (а не падают). А именно: потому что они отбрасывают от себя воздух вниз. Есть ли у Вас короткий вариант ответа? Не приведёте ли, если есть?

Есть. Машины летают (а не падают), потому что они ЗАКРУЧИВАЮТ воздух ВОКРУГ КРЫЛА.

avmich! Вы пытаетесь ограничиться рассмотрением области, непосредственно примыкающей к крылу. Так делать нельзя, потому что возникновение подъемной силы - явление объемное. Это на полном серьезе.

Дилетант>И так. Захожу в комнату без сквозников. Плотно закрываю дверь. Запускаю комнатную модель с резиновым мотором. Пока она летает в строю с тремя мухами, беру в уме интеграл по объему комнаты для всех вихрей и потоков. Получаю ноль. Выхожу на улицу. Здесь летает полно самолетов, мух и парашютистов, не соблюдая строя. Опять беру в уме интеграл по объему для всех вихрей и потоков. Получаю импульс, равный массе атмосферы, умноженной на орбитальную скорость планеты.

Все правильно. Импульс ВНИЗ, полученный воздухом от самолета, в конце концов скомпенсируется импульсом ВВЕРХ, придаваемым ему землей. Но мы рассматриваем только систему "[притягивающая Земля] - [самолет] - [набегающий на него воздух]". И речь идет о том, что тот объем воздуха, через который пролетает самолет, получает прибавку импульса вниз, производная которой по времени точно равна силе тяжести, действующей на [горизонтально летящий] самолет. То, что этот импульс в конце концов будет передан Земле или иной подстилающей поверхности, само собой разумеется (см. изначальную "Задачу про муху" )

О, замечательно. Итак, самолёты закручивают воздух вокруг крыла. Расскажите, пожалуйста, как это можно сделать. Как поменять импульс молекул при столкновении с поверхностью крыла - понятно. Как закрутить воздух - то есть, заставить воздух двигаться ускоренно даже в отдалении от крыла - непонятно.

Сомневаюсь, поэтому, что самолёты просто закручивают воздух. На самом деле, вихрь вокруг самолёта образуется, но при этом воздух взаимодействует не только с самолётом - но и с воздухом в некотором отдалении от самолёта (крыла). То есть, молекулы, более близкие к самолёту, передают импульс молекулам, более далёким от него.

Поэтому, конечно, в итоге воздух в окрестности самолёта вся равно оставляет приобретённый импульс. Импульсу этому деться некуда до столкновения с землёй.

Думаю, уже почти все согласились с ответом на последний вопрос - есть ли отбрасывание воздуха - что есть. Что касается подробностей - да, это другой вопрос. Но можно обсуждать и его .

victorzv> Не забывайте, что движение определяется равнодействующими сил. Для самолета в горизонтальном полете - подьемная сила есть, а равнодействующая равна нулю. А воздух движется под действием минус подьемной силы.

Браво, Виктор! Совершенно верно!

Дилетант>Поздравляю соврамши!

Дилетант>М.А.Булгаков (М и М)

Цитата неточная. Да и оригинальное авторство сомнительно

Дилетант>"отдельно взятый кусок <бесконесного> крыла" будет создавать максимально возможную подъемную силу при постоянстве всех прочих параметров (хорде, угле атаки, прфиле и т.д. и т.п.).

Елки, вы же сами настаиваете цитировать полностью. Я сказал: по условию, крыло создает определенную (конечную) подъемную силу. Площадь крыла, по всей видимости, бесконечна, раз хорда конечна. Распределение силы по размаху равномерно (я это не сказал, но это подразумевается при рассмотрении крыла бесконечного размаха). Поэтому "отдельно взятая секция" (конечная, разумеется!) будет создавать бесконечно малую подъемную силу (хоть и вполне определенную).

Но! Главное, к чему я это говорил? Просто к тому, чтобы показать, что эти абстракции нам не интересны и имеют более наглядное воплощение.

Дилетант>А "скос" как сначала скосится, так потом откосится. Потому как и не скос это вовсе, а проявление "присоединенного" вихря.

Ха. Все "откосится". И имульс устаканится И тем не менее, воздух скашивается? Будет меняться угол атаки на стабилизаторе, если даже убрать совсем концевые вихри? И вопрос на "пять": кто/что в этом [не]изменении повинен?

В.М.>Я, Сереж, уже спрашивал

А ясного ответа не прозвучало

avmich>Думаю, уже почти все согласились с ответом на последний вопрос - есть ли отбрасывание воздуха - что есть. Что касается подробностей - да, это другой вопрос. Но можно обсуждать и его .

Вот и начнем с ответа (желательно victorzv) на наш с Владимиром вопрос

ED>Нет так не пойдёт. Мне кажется, что здесь Вы выразились точнее:
victorvz>> Напоминаю, что дискуссия идет о том за счет чего создается подъемная сила - за счет отбрасывания крылом воздуха вниз или за счет других причин.
ED>Мне кажется, что главный вопрос этого топика: отбрасывает ли воздух вниз крыло, создающее подъёмную силу.

Ваше замечание верное, но замечу, что после бурных презентаций было высказано следующее:

"Итак, имеем серьезное продвижение вперед в понимании процесса возникновения подъемной силы крыла.
Однако, хотелось бы вернуться к первоначальной постановке вопроса. Ряд товарищей, а именно, авмич и Старый, утверждали, что причиной летания самолетов является отбрасывание крылом воздуха вниз. Последовало возражение, что это отбрасывание есть лишь следствие возникновения подъемной силы.

Есть предложение разобрать данное заблуждение. А может, это и не заблуждение, а великая мудрость. Мне кажется, что это все таки не спор о курице и яйце, между событиями при обтекании крыла можно установить какие-то причинно-следственные и временные связи.

Но против третьего закона Ньютона не попрешь.
Практический вопрос - даже несколько:

1. Всякое ли крыло, создающее подъемную силу, отбрасывает воздух вниз?
2. Каким "органом" крыло отбрасывает воздух вниз?
3. В какой момент времени происходит отбрасывание воздуха вниз крылом?
4. Не столь принципиально, если есть ответы на предыдущие вопросы, но интересно, а как независимо от 3-го закона Ньютона посчитать массу (импульс) отбрасываемого воздуха?"

Проблема, как видите, на грани спора о курице и яйце. Вполне возможно, что это так и есть. Но у меня есть основания полагать, что отбрасывание воздуха, точнее изменение его импульса в направлении вниз, может рассматриваться как следствие распределения давления по поверхности крыла. Но не будучи специалистом, я хотел бы услышать мнение профессионалов. Кроме как на нашем форуме мне это сделать негде.

Как создается подъемная сила крыла меня не интересует (этот процесс описан в сотнях учебников). Как посчитать нагрузки на самолет я худо-бедно знаю. Что отбрасывание воздуха есть, и в полном соответствии с третьим законом Ньютона я не сомневаюсь.

А вот утверждение о том что причина, а что следствие - почему не "перетереть"? Мы не диссертации тут защищаем - так, травим потихоньку. Кто хочет, пусть участвует, кто не хочет - на здоровье.

В принципе, подмены темы нет. Сейчас можно сказать более определенно:
"за счет чего создается подъемная сила - за счет отбрасывания крылом воздуха вниз или за счет распределения давления по крылу?"
Такая формулировка устроит?

А у Вас есть ответы на четыре указанных выше вопроса?

Zeus>Да, концевые вихри изменяют местный угол атаки, да, они отклоняют поток вниз. Но это все паразитизм описывает не все
Zeus>Хочу задать наводящий вопрос. Если все-таки убрать концевые вихри - будет все-таки скос потока или нет? Поместим секцию крыла в плоскую аэродинамическую трубу. Этот профиль с торцов зажат стенками трубы, никаких концевых вихрей нет. Подъемная сила есть. Внимание, вопрос! Будет ли наблюдаться скос потока?

Вопрос очень интересный.
Тут В. Малюх намекает, что уже задавал его. Если так, прошу прощения - не заметил.
А ответ... Скажу сразу - я не знаю. Я не аэродинамик и базой данных по аэродинамике не обладаю. Думаю, это не грех.

А мнение свое, раз Вы просите, выскажу, отчего же не сказать - не корову продаем.

Геометрическое отклонение потока будет - профиль - все таки препятствие. Но начнется оно до профиля, а после него поток опять вернется к первоначальному направлению. Отбрасывание воздуха... Если напрячь остатки мозгов, то, вроде, должно быть. Тогда придется признавать и скос потока у бесконечного крыла.
Кстати, Прандль свои опыты с конечным или бесконечным крылом проводил?

Те книги, которые мне доступны (а специально рыться в библиотеке местного университета было бы через чур, досуг - это не работа), подробно этот момент не освещают. Но ни одна о скосе потока у двумерных (бесконечных) крыльев не говорит. Наоборот, всегда подчеркивается, что скос потока (downwash) появляется у крыльев конечного размаха. И все в один голос говорят о концевых вихрях и ... далее по тексту. А поскольку расчеты скорости скоса потока ведуться по величине подъемной силы, а не по геометрии профиля, то ничего из этих расчетов выудить не получается, чтобы прояснить картину.
А у Вас есть экспериментальные данные о скосе потока у бесконечных крыльев? И Вы можете эти данные привести? Было бы интересно ознакомиться.

А насчет стабилизатора - это что Вы имели в виду? Я себе аппарат с бесконечным крылом и стабилизатором представить не могу.

[ 26-11-2002: Message edited by: victorzv ]

victorzv>Вопрос очень интересный.
victorzv>Тут В. Малюх намекает, что уже задавал его. Если так, прошу прощения - не заметил.

Ну я же писал вопросик о том как быть с крылом, на котором поборолись с концевиыми вихрями Ну ладно, в пылу полемики пролетело.

victorzv>А ответ... Скажу сразу - я не знаю. Я не аэродинамик и базой данных по аэродинамике не обладаю. Думаю, это не грех.

Вы же книжку уже прочли - там все есть. Если серьезно - конечно будет скос потока, куда ему деться.

victorzv>Те книги, которые мне доступны (а специально рыться в библиотеке местного университета было бы через чур, досуг - это не работа), подробно этот момент не освещают.

А приведенная ссылочка на книжку на аглицком?

[ 26-11-2002: Message edited by: Владимир Малюх ]

В.М.>А приведенная ссылочка на книжку на аглицком?

Да, подобные вещи (Рис. 3.2) из Вашей ссылки есть и в других источниках. Я раньше это трактовал, как равное действие процессов upwash и downwash. Ведь чтобы отклонить поток вверх - тоже импульс воздуха изменять надо, т.е. сила на крыло должна действовать вниз. На какую высоту (профиля) воздух подняли, с такой высоты он (воздух) и скатиться. Но, похоже, что действие этих процессов количественно не равное. А если это так, то получается, что крыло воздух во все стороны "отбрасывает", просто вниз больше получается. Подобные мысли мне в голову приходили при обсуждении МКТ-подхода. Молекулы со всех сторон крыло лупят - и отлетать должны во все стороны.

victorzv>...И все в один голос говорят о концевых вихрях и ... далее по тексту. А поскольку расчеты скорости скоса потока ведуться по величине подъемной силы, а не по геометрии профиля, то ничего из этих расчетов выудить не получается, чтобы прояснить картину.

Так в любом случае так и будет - скос бует в первую очередь от подъемной силы зависеть.

victorzv>А у Вас есть экспериментальные данные о скосе потока у бесконечных крыльев? И Вы можете эти данные привести? Было бы интересно ознакомиться.

Были, что самое интересное! Отлично помню лабу в этой самой плоской трубе. Там же и распределение давления по хорде меряли. К сожалению, количественных данных дать теперь уже не могу В целом, причина очень простая ("вопрос на "пять""): вязкость воздуха.

victorzv>А насчет стабилизатора - это что Вы имели в виду? Я себе аппарат с бесконечным крылом и стабилизатором представить не могу.

А бесконечное крыло, стало быть, можете?

victorvz> Vopros topika - gde fakticheski proishodit otbrasyvanie vozduha? Kak ono vyglyadit? Kto ego fiksiroval? Kak ego "poshchupat'"?

Нет так не пойдёт. Мне кажется, что здесь Вы выразились точнее:

victorvz> Напоминаю, что дискуссия идет о том за счет чего создается подъемная сила - за счет отбрасывания крылом воздуха вниз или за счет других причин.

Причём и этот вопрос не совсем корректен. Например, можно спросить: за счёт чего ездит автомобиль: за счёт крутящего момента, создаваемого двигателем, или за счёт энергии сжигаемого топлива, или за счёт силы трения между колёсами и дорогой? Ещё много правильных объяснений можно придумать. И долго спорить.
Мне кажется, что главный вопрос этого топика: отбрасывает ли воздух вниз крыло, создающее подъёмную силу. Причём имеются в виду не отдельные молекулы и струйки воздуха, а вся масса воздуха, окружающая ЛА.

А вот тогда ещё вопрос: как возникает область низкого давления над и под крылом?