Как нарушить законы физики на яхте?
Очень интересный выпуск от Дмитрия Побединского с канала Физика от Побединского.
Влияние температуры воздуха на подъёмную силу
Недавно сижу такой, серферю интернет в поисках чего-нибудь эдакого
Как вдруг...
Озарение!
Небольшой дисклеймер: я думаю, для многих эта информация будет предельно очевидна и тривиальна, а мой препод по аэрогидрогазодинамике неодобрительно покачает головой, что только сейчас до меня это дошло, а не в годы обучения по его предмету, но всё же кому-то, может, и пополнит копилку знаний, так что делюсь этими сакральными знаниями для тех, кому это вдруг будет интересно, и кому также как и мне сорвёт башню.
Итак, полагаю, многие знают, что самолёт летает за счёт магии подъёмной силы крыла.
Чуть поменьше людей знают, что подъёмная сила формируется разностью давлений на нижнюю и верхнюю стороны крыла.
Ещё меньше людей знают, что давление зависит от плотности воздуха.
Но как много людей знают и помнят из 8-го класса физики, что плотность воздуха зависит от температуры и меняется соответственно в большую или меньшую сторону обратно пропорционально температуре? То есть, чем выше температура, тем ниже плотность, и наоборот:
Что меня поразило, так это если соединить знание из школьного курса физики с общим знанием того, как летают самолёты, то получится Pen Pineapple Apple Pen вот такой вот вывод:
Иными словами, разгон/торможение самолёта при +30 °C и при -30 °C в одном и том же аэропорту будет легче зимой и труднее летом, т.к. длина взлётно-посадочной полосы (ВПП) условно постоянна.
"Что же в этом для тебя такого поразительного", - спросите вы. А то, что если принять во внимание тот факт, что температура ежегодно по чуть-чуть повышается по всей Земле (привет, глобальное потепление), то и запас длины ВПП для взлёта/посадки ежегодно уменьшается. В отдалённом будущем вполне вероятна ситуация, когда запаса длины ВПП в каком-нибудь жарком районе нашей планеты будет не хватать, и придётся как-то изгаляться: уменьшать полезную нагрузку, использовать другие типы самолётов или вертолёты, и т.п.
P.S.: В попытках поглубже погрузиться в эту тему не нашёл доступных исследований в русскоязычных источниках. В зарубежных нашёл исследование влияния на греческие аэропорты от 2020 года. В нём приводится, в частности, информация, что для самолётов типа Airbus A320 в аэропорту острова Хиос с 1988 года разрешённый взлётный вес был уменьшен в общей сложности на 3990 кг (~124 кг в год) по причине температурных изменений и уменьшения допустимой длины разбега самолёта. Однако, это худший из описанных случаев, и в остальном эффект на авиацию не столь драматичен на данный момент.
«Феррари» и «Макларен» попытались развить свои болиды, в то время как «Астон Мартин» решился на радикальные перемены
«Феррари» в погоне за надежностью
В прошлом году у «Феррари» была достаточно быстрая машина, чтобы завоевать 11 поул-позиций, что на две больше, чем у победившего в чемпионате «Ред Булл». Поэтому, возможно, не так удивительно, что новая SF-23 очень похожа на прошлогоднюю машину.
Самым большим фактором, сдерживающим прошлогоднюю борьбу за титул, была надежность силовой установки. После двойного схода с дистанции в Баку, мотор работал не на полную мощность до конца сезона, пока команда занималась длительным проектом по повышению надежности гибридной системы.
Эта работа была завершена зимой, и мы уверены, что теперь силовая установка может безопасно работать в более агрессивном режиме, чем в начале прошлого сезона, когда она была самой мощной на решетке.
Энрико Гуалтьери, руководитель отдела силовых установок, сказал: «Мы исходили из главной концепции – стремления к максимальной эффективности процесса преобразования энергии, от химического процесса сгорания к механическому, к коленчатому валу…»
«Феррари» надеется, что этого, в сочетании с изменениями, внесенными в шасси, будет достаточно, чтобы бороться с «Ред Булл» дольше, чем это было в 2022 году.
«Наша машина 2023 года – это эволюция той, на которой мы гонялись в прошлом году, но в действительности она была полностью переработана», - сказал глава отдела шасси Энрико Кардиле, рассказывая об изменениях. «С аэродинамической стороны мы увеличили вертикальную прижимную силу, чтобы еще больше адаптироваться к новым аэродинамическим правилам и достичь желаемых характеристик баланса. Подвеска также была переработана, чтобы поддержать аэродинамику и увеличить диапазон регулировок, которые можно сделать с автомобилем на трассе».
«Наиболее очевидные изменения произошли в области передней подвески, где мы перешли на расположенную низко направляющую штангу. Переднее крыло также отличается, как и конструкция носа, а кузов – это более экстремальная версия того, что мы видели в прошлом сезоне».
Он выглядит как более изящная версия прошлогодней «Феррари», с наклоном крыльев, уходящим в сторону, что позволяет предположить, что – как и почти на всех других машинах, выпущенных до сих пор – часть радиатора была перенесена оттуда и поднята выше вокруг корпуса автомобиля.
Сравнение бокового вида SF-23 (вверху) и F1-75 (внизу). Нижний передний угол боковых понтонов был отрезан, чтобы создать больше пространства для идеального выравнивания важнейших воздушных потоков для днища
Машина сохранила контуры «ванны» в верхней части боковых понтонов, с углублением, облегчающим забор воздуха и направляющим его к заднему крылу.
Перестройка системы охлаждения не включала в себя имитацию «пушечного» кузова «Ред Булл» в направлении выходящего сзади воздуха. Вместо этого на кузове, где крышка двигателя и крышки боковых обтекателей сливаются за кокпитом, остаются обширные прорези.
Боковые понтоны SF-23 (вверху) в сравнении с F1-75 (внизу). Впадины в верхней части боковых понтонов сохранились. За отвод горячего воздуха отвечает обширная система прорезей
Боковые понтоны SF-23 (вверху) в сравнении с боковыми понтонами F1-75 (внизу)
Нос выглядит слегка приплюснутым, а переднее крыло, с которым автомобиль был выпущен на трассу, имеет щелевые разделители, расположенные под углом таким образом, чтобы создавать вихри, которые помогут ускорить воздушный поток к воздухозаборникам в нижней части боковых понтонов.
В прошлом году «Мерседес» изготовил крыло похожее на это, и представил его в Остине и Мексике, но «ФИА» признала его несоответствующим регламенту, поскольку посчитала, что основная функция разделителей щелей в данном случае не структурная, а аэродинамическая.
Остается только догадываться, будет ли более тонкая интерпретация «Феррари» той же идеи признана приемлемой.
Вид спереди на SF-23 с немного приплюснутым носом и подправленным передним крылом
Полная версия тут.