Почему подъем больше тяги?

Тяга необходима для преодоления сопротивления, и хороший дизайн самолета может создать много лифта для небольшого сопротивления. В случае A-320 отношение подъемной силы к сопротивлению составляет 18 в круизе (немного меньше во время взлета), поэтому для подъема этих 78 тонн требуется всего 4,33 тонны тяги. Все, что ему нужно, это правильное количество скорости вперед, и двигателям нужно только поддерживать эту скорость.

Планеры еще более эффективны, их L/D может приблизиться к 60. Планер массой, возможно, 450 кг (= 4412 Н) создаст силу сопротивления всего 74 Н, по общему признанию, на гораздо более медленной скорости, чем А-320.

Чтобы быть более точным, при подъеме тяга фактически компенсирует небольшую часть веса, в дополнение к сопротивлению, в зависимости от угла подъема. Тяга должна расти по весу ⋅

$\cdot$ грех(γ

$\gamma$), где γ

$\gamma$ угол траектории полета. Если бы А-320 имел достаточную тягу, чтобы поднять весь свой вес, он мог бы взлететь вертикально, летя носом вверх, в вертикальном положении. Современные истребители действительно имеют такую большую тягу.

На этом чертеже изображен поднимающийся самолет. Работают четыре силы:

1. Поднимите L (синяя стрелка)
2. Перетащите D (красная стрелка)
3. Тяга T (зеленая стрелка), и
4. Вес m⋅
   $\cdot$

   $\cdot$g (черная стрелка)

Для обрезанного состояния Соединенные стрелки должны образовывать замкнутую трапецию (слегка затененные стрелки). Обратите внимание, что тяга и сопротивление тянутся здесь дольше по отношению к весу и подъему, чем они есть на самом деле.

Чтобы ответить на вопрос, почему часть нуждается в нескольких строках. Подъемная сила создается путем отклонения воздушного потока над крыльями вниз . Это изменение импульса-подъем, и создание его было бы свободным от сопротивления, если бы размах крыла был бесконечным, а воздух невязким. На самом деле, полет вызывает эти компоненты сопротивления:

1. Создание лифта включает в себя небольшой компонент, указывающий назад, который является самым большим на низкой скорости и уменьшается со скоростью. Чтобы быть точным: эта составляющая сопротивления пропорциональна нагрузке пролета самолета (вес, деленный на размах крыльев) и обратному квадрату воздушной скорости. Это называется индуцированным сопротивлением, потому что его можно успешно вычислить сначала с теми же уравнениями, которые описывают электрическую индукцию.
2. Полет по воздуху вызывает трение. Это сопротивление трения растет почти с квадратом воздушной скорости и пропорционально к плотности воздуха и поверхностной области.
3. В невязком потоке сумма давлений вокруг тела просто уравновешивается. В действительности давление на обращенные вперед секции обычно выше, чем на обращенные назад секции. Этот компонент сопротивления называют сопротивлением давления и также пропорционален квадрату воздушной скорости под тем же самым углом нападения.

При скорости наилучшего L / D сумма 2 и 3 равна 1, а 2 и 3 имеют одинаковую величину для хорошо спроектированного самолета. Высокий дозвуковой и сверхзвуковой полет добавляет четвертый компонент, называемый волновым сопротивлением, и это начало является причиной того, что A-320 предпочитает летать не намного быстрее, чем Mach 0.78.

Ответ Питера очень хорош, но чтобы объяснить немного больше «почему», рассмотрим силы, которые находятся в игре. Для того чтобы масса не ускорялась в заданном направлении, сумма сил, действующих на нее в этом направлении, должна быть равна нулю (или бесконечной массе, что приводит к совершенно новому набору задач)…) В случае самолета, который крейсирует, есть 3 важные категории сил для рассмотрения: гравитация, тяга и сила самолета, поражающего воздух, в котором он летает. Последняя категория, конечно, самая сложная.

Сумма сил, приложенных к самолету по воздуху, с которым он сталкивается, может быть смоделирована как 3 составляющие силы, которые все перпендикулярны друг другу: чистая сумма сил, толкающих плоскость назад (перетаскивание), чистая сумма сил, толкающих плоскость вверх (вертикальный подъем), и чистая сумма сил, толкающих плоскость влево или вправо (я назову этот горизонтальный подъем.) Когда плоскость не поворачивается, горизонтальный подъем равен нулю.

Для поддержания заданной высоты вертикальная подъемная сила должна быть равна весу самолета (силе, приложенной к нему под действием силы тяжести). Для того чтобы поддерживать заданную скорость движения вперед, тяга должна быть равной величине лобового сопротивления (при условии, для простоты, что тяга толкает самолет прямо вперед.) Итак, важно отметить, что тяга должна противостоять только обратной составляющей сил, прикладываемых воздухом, поражающим самолет, а не общей сила, приложенная воздухом при ударе самолета. В хорошо спроектированном летательном аппарате восходящая составляющая силы удара воздуха О самолет будет намного больше, чем обратная составляющая.

Когда крыло движется горизонтально, воздух создает силу F на крыле, а F имеет два компонента, L и D. Поскольку угол атаки крыла обычно намного меньше 45 градусов, D также намного меньше L. поскольку тяга самолета сбалансирована только с D. Поэтому при небольшой тяге может быть создана большая сила L, а L-подъем.