slavia9

Пикабушница 10 лет 3 месяца 1 неделю 1 день

поставилa 2607 плюсов и 248 минусов

отредактировалa 0 постов

проголосовалa за 0 редактирований

33К рейтинг 1066 подписчиков 44 подписки 35 постов 32 в горячем

Награды:

slavia9

Удивительное рядом, или как правильно махать крыльями, чтобы не сдохнуть⁠⁠

7 лет назад

Сегодня будет про дотку.

Хотя ладно, кого я обманываю. Про полеты конечно же.

Представьте, что вы колибри, и вам нужно зависнуть над цветком. Как нужно махать крыльями?

Многие считают, что нужно махать крыльями вверх-вниз, тем самым как бы отталкиваясь от воздуха и поддерживая тело на лету. Как Джакиро на гифке выше. Но давайте посмотрим, как оно на самом деле:

Колибри машет крыльями вперед-назад, а не вверх-вниз. Почему?

Представьте, что вы в бассейне. Как вы двигаете руками, чтобы держаться на плаву? Вверх-вниз, отталкиваясь от воды? Нет. Вы слегка наклоняете ладонь под углом и делаете рукой почти что горизонтальное движение.

Примерно то же самое делает и колибри. Он знает, что подъемная сила перпендикулярна набегающему потоку, и поэтому он двигает крылом вперед-назад, чтобы подъемная сила была направлена вверх.

Так что неправильно ты, Джакиро, ~~бутерброд ешь~~ летаешь.

Ну ладно. А теперь представьте, что вы птица и вам нужно лететь из точки А в точку Б. Как надо махать крыльями?

Интуиция нам говорит, что надо махнуть вниз и назад. Мах вниз даст нам подъемную силу, а мах назад - тягу.

Оказывается, все не так: во-первых, мах назад (и вперед) дает подъемную силу (а не тягу), как мы уже видели у колибри. А тягу как раз дает мах вниз/вверх (помним, сила перпендикулярна набегающему потоку воздуха).

Ну ладно, а летать-то как? Спросим у профессионалов, в данном случае это пеликан.

На видео хорошо видно, что:

- пеликан делает движение крылом вниз и вперед, затем вверх и назад;

- при быстром полете (в начале) пеликан сильно машет крыльями вниз, а при медленном - совсем чуть-чуть (помним, вниз = тяга)

- при движении крыла вверх и назад пеликан слегка сгибает кончики крыльев, тем самым "укорачивая" крыло.

Зачем он укорачивает крыло? Дело в том, что при движении крыла вверх и назад возникает тяга в противоположную сторону, которая тормозит птицу. Укорачивая крыло, пеликан уменьшает действие вредной тяги. Для тех, кто еще не устал и/или может в аэродинамику, вот картинка:

Итак, пикабушник, если ты стал птицей, помни:

1) вниз и вперед.

2) вверх и назад, прижать крыло к туловищу. Повторить.

А напоследок, вот видео с замедленной съемкой полета птиц.

Показать полностью 4 2

slavia9

Туман в Манхэттене⁠⁠

7 лет назад

Температура воздуха поднялась с 0 до 14 градусов за два дня. А вода так осталась холодной...

Холодная вода охлаждает нижний слой воздуха, приводя к конденсации влаги. В итоге вот такая красота.

Показать полностью 1 1

[моё] Туман Вода Advection fog Видео

3912

slavia9

Лига историков

"Я щеня": немного про берестяные грамоты⁠⁠

7 лет назад

Сегодня немного про древнерусские грамоты.

"Я щеня." В 2015 году была найдена грамота: на маленьком кусочке бересты с дырочкой было всего пять букв:

"ященя", т.е. "я щеня", т.е. "я щенок". Дырочки в бересте видимо были для того, чтобы повесить табличку на шею.

Историки немедленно узнали неповторимый стиль маленького мальчика Онфима, жившего в 13 веке: уже давно была известна грамота №199, которая представляла собой рисунок зверя на бересте с дырочками, с подписью "я звере". Онфим вешал ее на шею и играл:

Считается, что Онфиму было около 7 лет: сохранилось много его шедевров с рисунками и прописями.

Онфим тренируется писать слоги, а чтобы было не скучно, рисует Эдварда руки-грабли.

Про шедевры Онфимки уже был прекрасный пост - https://pikabu.ru/story/pro_onfimku_ili_risunki_malchika_zhi... .А мы пойдем дальше.

Школьная загадка. Попробуйте понять, что написано на это грамоте №46:

Вот и лингвисты ломали голову. Что это значит?

"Расстреляли меня, сынок." Грамота №415:

"Поклон от Фовронии Филиксу с плачем. Убил меня пасынок и выгнал со двора. Велишь ли мне ехать в город? Или сам поезжай сюда. Я убита.".

Вот это поворот! Что это, старая версия "Расстреляли меня, сынок"? Нет, просто слово "убить" раньше использовалось также в значении "избить". А в другой грамоте №370 крестьяне жалуются, что "погибли", т.е. разорены.

Знаки препинания. Как вы заметили, знаки препинания отсутствуют, и даже пробелов между словами нет. Это добавляет ~~головной боли~~ интереса лингвистам - иногда не то что перевод, даже деление на слова вызывает вопросы. Хотя в некоторых грамотах слова разделены точками или вертикальными палочками. Вот например кусок №370 со словами, разделенными точками:

Ругательство. Грамота 1085 озадачила лингвистов неизвестным словом "посак". Ни слово "посак", ни даже корень "пос" им до этого не встречались. В итоге пришли к тому, что оно образовалось от слова "посадский" и использовалось в значении "бездельник" или "мошенник". (Посадский - это городской житель, т.е. видимо крестьяне считали городских бездельниками)

"Добра сотвори". Раз поговорили про ругательства, поговорим и про вежливость. "Добра сотвори" использовалось в значении "пожалуйста", "сделай милость". По мнению Зализняка, это калька с соотвествующего греческого выражения.

В данной грамоте №613 некий Вонег выпрашивает у некого Ставра три ногаты. Пожалуйста!

Кстати, многие грамоты начинаются с "От Х к Y с поклоном".

"У Артемия взят рубль". Это про грамоту 1101, но ее пока(?) нет в базе данных.

Ее [грамоты] содержание однотипно: такой-то человек дал такую-то сумму денег, например: «Иванко Кузьмин дал рубль». Исключением является некий Артемий — «у Артемия взят рубль»

Плохо быть Артемием.

"Покушаю".

"Тон первой лекции оказался задан грамотой XIV века (№ 1085), состоящей из одного слова — «покоушаю» — и сразу вызвавшей бурное веселье в зале. Тем не менее, как часто бывает в древних текстах, перевод не лежит на поверхности и не вытекает из повседневного словоупотребления. Грамота означает: «Я пробую» — и перед нами своеобразная проба пера."

Социальное неравенство. Грамоты 1099 еще нет на сайте, но текст ее такой:

"Поклон от Семена к Афанасию и от Мортки к господину моему". По мнению Зализняка, они обращаются к одному и тому же человеку, но Семен и Афанасий - равные, а вот для Мортки Афанасий выше по социальному статусу. Поэтому такое странное обращение.

"Шизымъ орломъ подъ облакы". Возможно не все узнали эту фразу, но именно так продолжается знаменитое "растекаться мыслию по древу":

Боянъ бо вещий,
аще кому хотяше песнь творити,
то растекашется мыслию по древу,
серымъ вълкомъ по земли,
шизымъ орломъ подъ облакы.

Это самое начало "Слова о полку Игореве". Но при чем здесь "Слово", если пост про грамоты? Дело в том, что некоторые считают "Слово" поздней подделкой. Один из аргументов: "Слово" - практически единственное место, где слово "сизый" написано через "ш" (т.е. по их мнению автор просто придумал "старую форму слова"). Однако, в 1991 году была найдена грамота (№735), где встретилось сочетание "конь полубуивыи же шизыи", т.е. такая форма действительно была. Вот кстати эта грамота (N - это Н, а H - это И):

Источники:

Начнем с замечательного сайта http://gramoty.ru/ . Там есть фотография каждой грамоты с переводом, разбивкой по словам итд. Но самое важное: там на страничке с каждой грамотой есть неприметная ссылка по типу такой: "Статья ДНД: А25". Она откроет вам pdf с подробным описанием грамоты, что происходит, что в ней необычного итд. Можно открыть любую грамоту и читать.

Лекции Зализняка в текстовом формате: (также легко нагуглить видео с его выступлениями)

https://nplus1.ru/material/2017/10/30/zaliznyak-lecture - 2017 год

http://arzamas.academy/mag/365-zaliznjak - 2016

"Слово о полку Игореве: взгляд лингвиста". Андрей Анатольевич Зализняк.

Послесловие. Возможно, вы заметили, сколько раз в этом посте встречается имя Зализняка. Это имя известно любому, кто занимается лингвистикой древней Руси. Мне однажды посчастливилось попасть на его лекцию. Я не могу назвать себя большим фанатом лингвистики, но после лекции было ощущение, как будто посмотрел захватывающий детектив. Ведь многие грамоты очень сложно расшифровать, и рассказ о том, как именно они это делали, интереснее многих фильмов.

Показать полностью 11

Берестяные грамоты Зализняк Длиннопост

255

slavia9

Закон Стиглера и эффект Джанибекова⁠⁠

8 лет назад

Сегодня у нас в студии вторая часть, про эффект Джанибекова.

"Никакое научное открытие не было названо в честь первооткрывателя", написал Стивен Стиглер в своей книге. Сегодня этот факт известен как "закон Стиглера". Стиглер знал, про что писал, т.к. по его словам первооткрывателем закона Стиглера был Роберт Мертон.

Сам эффект Джанибекова вы можете наблюдать на видео ниже.

Эффект Джанибекова - это прекрасная иллюстрация т.н. "волчка Эйлера". Однажды Эйлеру стало очень интересно, как вращаются различные предметы, если их крутануть. Казалось бы, ну что тут сложного, как ты его закрутил, так он и будет вращаться? Да хрен там.

Пораскинув мозгами и ~~накатив~~ накатав немного диффуров, кто-то умный (возможно сам Эйлер, не знаю) сумел полностью описать вращение любого твердого тела. В частности, оказалось, что вращение вокруг большой и малой осей инерции устойчиво, а вокруг средней оси инерции - неустойчиво.

Без паники! Этот эффект можно прекрасно увидеть дома. С книжкой или айпадом. Но сначала - важное предупреждение для некоторых любителей применять физические законы куда попало! Теорему о неустойчивом вращении можно применять только к твердым телам. Вот краткая памятка:

Возьмем айпад (не реклама) и закрутим его как на картинке, строго вокруг средней оси инерции, т.е. "ширины". Что будет?

А вот и нет. Если закрутить его идеально вокруг средней оси, ничего не будет. Т.е. ничего интересного не будет - он будет просто вращаться вокруг средней оси.

Но конечно же закрутить идеально вокруг средней оси инерции не получится- реальная ось вращения всегда будет чуть под углом. И вот тут начинается самое интересное. Но давайте сначала посмотрим на большую ось. Допустим, вы закрутили айпад вокруг большой оси инерции, но не совсем (желтым):

В первый момент времени айпад будет вращаться вокруг желтой оси - так, как мы его закрутили. Но! Потом ось вращения изменится. Если проследить траекторию оси вращения, то окажется, что она описывает окружность (точнее, эллипс):

Иными словами, вначале айпад крутился вокруг, скажем, дальней фиолетовой иконки. Но в какой то момент он будет крутиться вокруг дальней красной иконки. Потом опять фиолетовой, итд. Желтая ось вращения всегда будет двигаться, но всегда будет оставаться близко к красной оси - это и называется устойчивостью. Визуально будет казаться, что айпад просто крутится вокруг красной оси.

Тот же эффект происходит, если закрутить вокруг малой оси:

Реальная ось вращения будет "гулять" по айпаду, но всегда оставаться близко к малой оси. Но в этом случае гораздо проще увидеть это "гуляние" - если закрутить не очень аккуратно, то видно, как айпад будто бы колеблется из стороны в сторону.

Все меняется, если вертеть вокруг средней оси инерции. Вот примерно такими американскими горками выглядят похождения оси вращения в этом случае (рисую как умею):

Или, чтобы было понятнее, как это выглядит в 3D, мысленно впишите айпад в сферу (хз, помогло ли):

Причем перемещение оси по желтой траектории неравномерно. Сначала ось долго тупит в районе начального положения, близко к красной оси. В этот момент нам кажется, что гайка/айфон просто крутится вокруг своей красной оси, и ничего не предвещает... Но потом ось довольно быстро перебегает в противоположную сторону. В момент перебегания вращение просходит вокруг упоротых осей (далеко от основных осей предмета) и потому выглядит хаотично (тот самый кульбит гайки/подброшенной книжки). Но к концу перебегания ось опять оказывается близко к красной оси - правда, с противоположной стороны предмета - что для нас выглядит, как смена направления вращения гайки.

(Еще одна попытка изобразить, как это выглядит. Поиграться можно тут - http://www.ialms.net/sim/3d-rigid-body-simulation/ , поставьте view - Poinsot construction (ellipsoid))

Все эти спецэффекты можно наблюдать, подбросив любой "кирпичеобразный" предмет с неодинаковой длиной-шириной-высотой, или вообще любой предмет с неодинаковыми моментами инерции, коим и является гайка в видео.

Ну и замечание напоследок: чтобы окончательно всех запутать (не я такая - жизнь такая), подчеркну, что желтые траектории - это траектории относительно самого предмета (т.е. где бы испачкался предмет, если бы ось вращения пачкалась). Это НЕ траектории оси в пространстве (т.е. где бы испачкался воздух, если бы ось пачкалась). Там все совсем печально. Можно для примера позалипать в это видео:

Ось вращения на этом видео подписана буквой w. Гуляя по предмету, она рисует на нем замкнутую кривую, как на картинке сверху. Но т.к. и сам предмет тоже движется, реальная траектория оси в пространстве оказывается довольно сложной.

Говорят, Эйлер был позитивным и добродушным мужиком, и думаю, что он бы только обрадовался, если бы узнал, что его теорема получила такое наглядное подтверждение, да еще и названное в честь российского космонавта Джанибекова. Но не будем забывать и того, кто все это начал!

Показать полностью 9 1

Эффект Джанибекова Неустойчивое вращение Видео Длиннопост Леонард Эйлер

240

slavia9

Авиация и Техника

Закон Стиглера и "эффект Прандтля-Глоерта"⁠⁠

8 лет назад

"Никакое научное открытие не было названо в честь первооткрывателя", написал Стивен Стиглер в своей книге. Сегодня этот факт известен как "закон Стиглера". Стиглер знал, про что писал, т.к. по его словам первооткрывателем закона Стиглера был Роберт Мертон.

А сегодня мы посмотрим на применимость закона Стиглера к эффекту Прандтля-Глоерта. Кто не знает, что такое эффект Прандтля-Глоерта, погуглите, и вы найдете что-то такое:

Эффект Прандтля — Глоерта — явление, заключающееся в конденсации атмосферной влаги позади объекта, движущегося на околозвуковых скоростях. Чаще всего наблюдается у самолётов. Эффект назван в честь немецкого физика Людвига Прандтля и английского физика Германна Глоерта.

- говорит нам википедия.

Удивительный факт: т.н. "эффект Прандтля-Глоерта" не встречается ни в одной книжке по аэродинамике. Зато под каждым постом, под каждой фоткой и видео обязательно будет комментарий про эффект Прандтля-Глоерта. Короче, по странному стечению обстоятельств данные три слова существуют только в блогосфере.

Что произошло и откуда вообще это взялось? Можно лишь предполагать. Но сначала окунемся немного в историю и посмотрим, что натворили Прандтль и Глоерт.

Однажды, давным-давно, Людвигу Прандтлю стало интересно, как сжимаемость воздуха (которая проявляется на больших скоростях полета) влияет на обтекание потоком крыла. Написав примерно три страницы формул и выкинув из одного выражения ~~маленькие члены~~ нелинейные составляющие, Прандль заметил, что уравнение-то получилось как будто для несжимаемого случая, только коэффициенты были немного другие.

Прандтль очень обрадовался, т.к. это позволило просто взять данные (давление над крылом) для несжимаемого случая и легко преобразовать их в данные для сжимаемого случая, просто домножив их на определенное число. Одновременно с Прандтлем к примерно такому же результату пришел и Глауэрт (так он называется в русских учебниках, уж не знаю, как произносится его имя). Он же Глоерт. Поэтому этот метод получил название "правило Прандтля-Глауэрта" (Prandtl-Glauert rule).

Правда, были две проблемы. Судя по всему, именно из-за первой проблемы эффект Прандтля-Глоерта и стал эффектом Прандтля-Глоерта.

Чтобы понять проблему Прандтля-Глоерта, надо думать, как Прандтль-Глоерт. Поэтому давайте возьмем перо, красиво выведем вот эту формулу на бумажке и внимательно посмотрим, что с ней происходит при достижении скорости звука (M = 1):

Упс, мы только что поделили на ноль. Прандтль тоже поделил на ноль и очень расстроился: Ведь получилось, что при скорости звука получаются бесконечно большие давления. Как известно, большое давление - это значит, что силы тоже большие, а большая сила - это не только большая отвественность, но и невозможность практического полета.

В общем, Прандтль решил, что полет на/близко к скорости звука невозможен, а возникновение бесконечных сил на скорости звука получило название "сингулярности Прандтля-Глауерта" (Prandtl-Glauert singularity).

Но вернемся к пресловутому эффекту. Я могу лишь гадать, но видимо кто-то не очень умный однажды решил, что сингулярность Прандтля-Глоерта имеет что-то общее с конусом Маха. И понеслось. По форумам, бложикам и ютубам. Кстати, в англоязычной блогосфере говорят не "Prandtl-Glauert effect", а именно "Prandtl-Glauert singularity", что косвенно подтверждает эту версию.

Наукообразный термин, клевые фоточки истребителей и возможность продемонстрировать свою эрудированность сделали свое черное дело - "эффект Прандтля-Глоерта" разнесся по интернетам, как чума по Европе. Ничем другим я возникновение этого термина объяснить не могу.

Но самое смешное во всем этом заключается во второй проблеме: сегодня нам известно, что правило П-Г совершенно неприменимо при скоростях, близких к критическим (т.е. выше 0.7M-0.8M), т.к. на этих скоростях из формул уже нельзя выкидывать то, что выкинул Прандтль. Так что никакой "сингулярности П-Г" в природе не существует в принципе.

Ну и в заключение: когда вам станет грустно и одиноко, откройте любое видео с эффектом П-Г, возьмите немного чипсов, вот так:

и с упоением читайте, как люди на полном серьезе и брызжа слюной спорят:

- Когда над крылом пассажирского самолета конденсируется влага, это эффект П-Г или не эффект П-Г?

- может ли эффект П-Г возникнуть у гоночного автомобиля?

- итд.

И пусть вас не смущают взаимоисключающие параграфы в википедии:

Эффект Прандтля — Глоерта — явление, заключающееся в конденсации атмосферной влаги позади объекта, движущегося на околозвуковых скоростях

В условиях очень высокой влажности эффект можно наблюдать и на намного более низких (дозвуковых) скоростях, например на аэродинамических элементах автомобилей во время гонок Формула-1 в дождливую погоду

просто научного термина "эффект П-Г" не существует в природе.

Так что каждый понимает его, как хочет.

А в следующий раз мы поговорим, как закон Стиглера применим к "эффекту Джанибекова".

Показать полностью 5

Авиация Эффект Прандтля-Глоерта Закон Стиглера Конденсация Длиннопост

326

slavia9

Авиация и Техника

О пользе математики в авиации⁠⁠

8 лет назад

Допустим, вы на машине пытаетесь догнать другую машину. Вы выжали из своего тазика все, что могли, но вот беда, догоняемый едет так же быстро. Догоните ли вы его? Нет. (ладно, это было легко)

Ну а самолеты как всегда особенные.

Возьмем два самолета, один преследует другой, ничего не подозревающий самолет, со зловещими намерениями. Но вот беда, у преследующего уже и тапок в пол, и РУД на максимал, но товарищ впереди рассекает воздух так же быстро. А значит, мы его не догоним... или погодите ка.

Наши привыкшие к 2D миру мозги опять сыграли с нами злую шутку. Вечно они считают, что быстрее всего - это по прямой.

Хотя ближний шарик проходит бОльшую дистанцию, его преимущество в скорости позволяет ему обогнать дальний.

Преследующий самолет может использовать этот занимательный факт для исполнения своих зловещих намерений:

пикируя, преследующий увеличивает свою скорость и пройденное расстояние, но выигрыш от скорости оказывается больше, и в итоге он может догнать второй самолет. Теперь вы знаете, что делать, если окажетесь в этой ситуации.

PS а иногда имеет смысл сделать все наоборот и сделать маневр вверх, а не вниз:

Но это уже совсем другая история. И другие причины.

Показать полностью 3

Авиация Брахистохрона Гифка

slavia9

Если кто найдет крышку - верните пожалуйста.⁠⁠

8 лет назад

Сейчас будет прохладная история.

Вчера должны были быть полеты, но не вышло, и вот почему. Во время предполетного осмотра необходимо проверить, что крышка горловины топливного бака плотно закрыта. У нашего самолета топливный бак в крыльях, крылья сверху (высокоплан), а крышки на верхней стороне крыла, так что снизу не видно, закрыты они или нет.

Так вот, автор сего поста, забравшись на левое колесо и слегка приподняв себя над крылом с целью проверки крышки, с некоторым изумлением наблюдал открытый топливный бак и полное отсутствие крышки на нем или где-то поблизости.

И сразу вопрос: а кто летал на этом самолете последним?

И сразу ответ: это были мы, мы возвращались с соревнований в субботу.

Что могло случиться с крышкой? Ее мог случайно забрать мужик-заправщик. Она могла отвинтиться в полете под действием вибраций. Кто-то на соревнованиях, заправляя самолет топливом, мог забыть ее плотно завинтить.

Вот мы там стояли и думали. Много думали. В какой момент она исчезла? То ли по прилету дядька-заправщик ее протерял (лучший вариант). То ли она исчезла раньше, и мы хуярили (извините) пол штата с открытым топливным баком. То ли вообще товарищи на совернованиях так летали кверху жопой.

БЛЭТ.

Показать полностью 1

[моё] Авиация Истории из жизни

213

slavia9

Авиация и Техника

Какие предметы создают подъемную силу, и зачем крылу форма крыла. ч.2⁠⁠

8 лет назад

В первой части https://pikabu.ru/story/kakie_predmetyi_sozdayut_podemnuyu_s... было про то, как всякие не очень похожие на крыло предметы создают подъемную силу. А в этом посте предлагаю проверить свою интуицию и угадать, что происходит с подъемной силой в том или ином случае.

К сожалению, ученые не продувают чайники в аэродинамических трубах, вместо этого предпочитая профили крыльев. (Пикабу, может запилим пикабушную аэродинамическую трубу?) Однако, нашлись странные люди, которые решили продуть профиль крыла под всеми углами атаки от 0 до 180 (в отличие от "обычных" 0-17 градусов, на которых летают самолеты). Эти данные мы и используем. Но начнем с закрылков.

Пример 1: из крыла торчит плоская хрень почти перпендикулярно потоку.

Как вы думаете, увеличится или уменьшится подъемная сила крыла, если в его конец (на 20% длины хорды) присобачить щиток почти перпендикулярно потоку (показано красным)? скажем, под углом 75 градусов от убранного положения?

Сложный вопрос. С одной стороны, там, где раньше спокойно тек воздух вдоль крыла, у нас теперь раз - и стенка. Как это вообще может лететь? напоминаю, что воздух движется вдоль крыла примерно так, а тут мы на его пути поставили стенку.

С другой стороны, в этом щитке есть некое сходство с закрылками пассажирских самолетов, и они вроде как не падают. На самом деле, та штука выше так и называется - split flap (щитовой закрылок?). На пассажирских самолетах закрылки более сложные.

Какой же правильный ответ? Подъемная сила увеличится почти в 2-3 раза. (Чтобы это не было средней температурой по больнице, нужно указать, при каких углах атаки; для интересующихся, графики в комментариях.)

Пример 2. Крыло задом наперед. Допустим, по каким-то странным причинам крыло установили задом наперед (не зря на некоторых авиационных деталях написано "этой стороной вверх":D ). Сможет ли самолет лететь?

тут на картинке слишком большой для реального мира угол атаки, но допустим он разумный - круизные 3 градуса или посадочные 10. Сколько подъемной силы он создаст?

Этот вопрос на самом деле не такой уж и праздный. У вертолетчиков, как известно, все не как у людей, и иногда некоторые части лопастей оказываются в зоне обратного потока. Не все хорошо и у водителей самолетов с хвостовым колесом: на рулении даже не очень сильный попутный ветер вполне способен создать подъемную силу на стабилизаторе (несмотря на то, что он к ветру задом наперед) и перевернуть самолет носом вниз, повредив пропеллер.

На картинке слева видно, что рули высоты отклонены вниз: это очень правильное решение при ветре сзади. Почему так? Потому, что отклонить их вверх, как нарисовано красным - это все равно, что поставить в поток слегка странный профиль под положительным углом атаки (как справа), что в создаст подъемную силу на стабилизаторе и перевернет самолет или "хотя бы" стукнет пропеллером о землю.

Так что если вы увидите, как пилот самолета с хвостовым колесом зачем-то давит ручку от себя изо всей силы, находясь на земле, - не волнуйтесь, у него просто нет денег на новый пропеллер.

Но вернемся к теме! Есть ли подъемная сила при обратном обтекании и сколько?

С одной стороны, у нас прямо в поток торчит острый конец. За ним же наверно срыв потока и вот это вот все? С другой стороны, вспомним наше правило из прошлого поста:

Если что-то более-менее плоское поставить под разумным углом атаки к потоку на большой скорости, то оно будет создавать дохрена подъемной силы.

То есть, наша интуиция должна нам говорить - да, подъемная сила будет, может чуть поменьше, чем в "нормальном" случае. Мне казалось, что такое крыло-задом-наперед будет создавать ну где-то 0.4-0.7 подъемной силы от обычного крыла, однако реальность оказалась сурова и бескомпромиссна: на малых и средних углах атаки (где-то до 8 градусов в данном случае) нормальное и обратное обтекание создают одинаковую подъемную силу! (Но срыв потока наступает раньше, при меньших углах атаки)

(источник графика: Fluid-dynamic lift, S. Hoerner, стр. 2-8 (так вот у него в книжке страницы пронумерованы)

Если присмотреться, то обратное обтекание даже создает чуть больше подъемной силы. (Хотя такие тонкости наверно сильно зависят от конкретного профиля крыла. Но это не помешало авторам книги привести аж две теории, почему так случилось.)

Кстати, воспользуюсь случаем и скажу, что в этом и последующих экспериментах используется профиль крыла NACA 0012 (изображен выше). Этот профиль получился довольно удачным. Например, на цессне 172 стоит крыло NACA 2412 - это фактически NACA 0012, которому добавили 2% кривизны на 40% хорды (что символизируют цифры 24 вместо 00):

А у нашего самолета используется NACA 1412 - 1% кривизны, добавленной к 0012. Короче, удачное вышло крыло. (пост проплачен)

3. Крыло под 90 градусов к потоку. Вот это мне нравится больше всего.Сколько подъемной силы (и куда - вверх или вниз) создает крыло под 90 градусов к потоку? Иначе говоря, если установить крыло перпердикулярно, сможет ли оно нести дом? самолет? курицу? теннисный мяч?

(и как выглядит его обтекание?)

Мне казалось - нисколько подъемной силы оно не создает. Но реальность как всегда сурова и бескомпромиссна: на 90 градусов такое крыло создает подъемную силу, направленную вверх, причем ее коэффициент равен примерно 0.05. Для других профилей он доходил до 0.1. Много это или мало?

Если грубо прикинуть для нашего самолета, то получаются примерно такие цифры: при посадке перед касанием (на больших углах атаки) нужен коэффициент где-то 1.4. При круизе на скорости 100 узлов нужно где-то 0.3-0.4. При полете на скорости 150 узлов (очень маленькие углы атаки) нужно где-то 0.15.

Иными словами, если кто-то на скорости 150 узлов вдруг поставит крылья нашего самолета перпендикулярно потоку, они продолжат создавать подъемную силу, но в 2-3 раза меньшую, чем нужно, и смогут поднять где-то 300-400 кг вместо обычных ~900 кг.

Авторы кстати сами слегка удивились и предположили, что подъемная сила создается благодаря обтеканию воздуха вокруг закругленной передней части крыла.

4. Крыло под 45 градусов к потоку. Дело в том, что гражданские самолеты летают на углах атаки где-то 0-17 градусов (зависит от крыла), и поэтому график подъемной силы от угла атаки обычно приводят только для этих углов.

Милая сердцу любого пилота картина.

Все пилоты знают, что за критическим углом атаки подъемная сила падает, но вот насколько сильно она падает и что с ней происходит дальше, обычно не говорят, т.к. это банально не нужно в полете. Многие даже считают, что она падает до нуля. Мне казалось, что она ведет себя как-то так:

а реальность как всегда оказалась сурова и бескомпромиссна:

источник картинки - http://prod.sandia.gov/techlib/access-control.cgi/1980/80211...

Данный конкретный профиль под углом 45 градусов производит даже чуть больше подъемной силы, чем в "нормальном режиме крыла" в районе 10 градусов. (Но на всякий случай уточню, что конкретные числа зависят от удлинения крыла и от числа Рейнольдса. Мне попадались графики, где второй пик (на 45 градусов) был сильно ниже или выше первого)

5. Крыло под 80 градусов к потоку. В этом случае профиль NACA 0012 имеет коффициент подъемной силы примерно 0.35, т.е. такое крыло может поддерживать наш самолет в круизе на скорости в 100 узлов.

Заключение. Ни в коем случае не хочу ни у кого оставить впечатление, что так реально можно летать. Подъемной силы хватит - да, но как говорилось в предыдущем посте, это далеко не самое главное в самолете. Давайте например посмотрим на милый сердцу любого пилота график сопротивления от угла атаки (красным):

Сопротивление довольно мало при маленьких (круизных) углах атаки, но потом на углах 10-15 градусов резко возрастает. А теперь давайте посмотрим, где это резкое возрастание в общей картине, и сколько сопротивления производило бы наше "крыло" под 45 градусов к потоку:

Сперва и не найдешь, где на это картинке то самое "резкое возрастание". Вон оно, слева, на углах 0-12 градусов почи у самого нуля, сплющилось до почти горизонтальной линии из-за огромных чисел сопротивления на больших углах атаки.

То есть, крыло под нормальными углами атаки типа 5 градусов создает очень много подъемной силы очень мало сопротивления, а крыло под скажем 70 градусов создает столько же подъемной силы и в разы больше сопротивления. Ну и нафига нам такое крыло?

Кто-то в интернете когда-то сказал:

Когда мне говорят "с хорошим двигателем полетит даже забор", я спрашиваю у него: "ну и нафига тебе забор с двигателем?"

За сим откланяюсь, спасибо за внимание, и не стоит недооценивать количество производимой подъемной силы!

Показать полностью 13

Аэродинамика Крылья Длиннопост

Отличная работа, все прочитано!

1 2 3 4 5