Принцип аэродинамической подъемной силы: преподаются ли заблуждения в летных школах?

Вопросы / ответыПринцип аэродинамической подъемной силы: преподаются ли заблуждения в летных школах?
0 +1 -1
flyman Админ. спросил 3 недели назад

Описание подъемной силы в результате «равного времени прохождения» по обе стороны крыла является ошибочной теорией, широко распространенной в технических книгах и статьях для широкой публики (подробнее об этом объяснении см. ниже).

Но такое объяснение также встречается в авиационных книгах, несмотря на то, что НАСА идентифицирует его как неправильную теорию (НАСА объясняет, что если лифт вычисляется по законам жидкости, основанным на скорости полета по обе стороны крыла, результат не будет соответствовать тому, что наблюдается в реальной жизни).

Вопрос

Эта очень популярная теория также преподается в летных школах? (обратите внимание, что речь идет о пилотном обучении, а не о том, что такое лифт .)


Приложение: популярное объяснение подъема с равного транзитного времени:

Сторонники этой теории объясняют аэродинамическую подъемную силу перепадом давления между нижней и верхней сторонами крыла, созданным по принципу Бернулли. Они говорят:

  • Воздух должен двигаться на большее расстояние на верхней стороне из-за кривой профиля (не подходит для всех профилей крыла).

  • Обе стороны должны быть перемещены в равное количество времени так, чтобы молекулы воздуха, которые были поблизости впереди крыла, встретятся снова позади него (может быть правильно или неправильно.)

    Введите описание изображения здесь

  • По принципу Бернулли ускоренный воздушный поток имеет более низкое давление. Давление тогда ниже в верхней части крыла, и выше на дне. Следовательно, крыло получает силу, которая имеет вертикальную составляющую вверх. Этот компонент уравновешивает вес самолета и позволяет оставаться в воздухе.

flyman Админ. ответил 3 недели назад

это хорошо обсуждается на physics.SE: physics.stackexchange.com/questions/290/…

flyman Админ. ответил 3 недели назад

Посмотрите, как он летает объясняет физику, имеющую отношение к летающим самолетам, включая лифт, и он нацелен конкретно на Авиаторов.

flyman Админ. ответил 3 недели назад

«Бернулли против Ньютона» — самая большая глупость. Фактический ответ — «Бернулли и Ньютон», и это на самом деле первый закон Ньютона (инерция потока необходима, чтобы получить стойло на картинке).

flyman Админ. ответил 3 недели назад

Закон Ньютона объясняет, почему толчок воздуха вниз толкает самолет вверх. Это не объясняет, почему воздух выталкивается вниз в первую очередь.

flyman Админ. ответил 3 недели назад

И наоборот, закон Бернулли объясняет, почему воздух идет вниз, но не почему самолет идет вверх.

4 ответ
0 +1 -1
flyman Админ. ответил 3 недели назад

Я могу говорить только от имени австралийской программы, изложенной CASA (Civil Aviation Safety Authority — Australia), но мы должны преподавать как теорему Бернулли, так и теорему отклонения воздуха (я считаю, что это вторая теория, о которой вы говорите в отношении законов Ньютона).

Но мы также должны преподавать эти предметы как теории, а не как законы, поскольку нет закона о создании лифта. Таким образом, в какой-то степени вы можете сказать, что мы учим заблуждениям, но в то же время мы открыто признаем эти заблуждения тем, кого мы учим.

Другая часть, которую мы открыто признаем, заключается в том, что обе теории имеют заслуги, по крайней мере, помогают понять некоторые важные характеристики аэродинамики в полете, отличным примером является стойло. У нас есть центр давления, который движется дальше вперед вдоль хорды крыла, поскольку угол атаки увеличивается из-за того, что «пик» динамического давления воздуха больше вперед вдоль хорды крыла. При «критическом угле» находится в самом переднем положении. Как только мы превышаем критический угол, крыло останавливается и мгновенно, центр давления перемещается на корму вдоль линии хорды в положение примерно на полпути вдоль хорды из-за теоремы Бернулли, больше не имеющей принципиального эффекта на нашем крыле. Теперь теорема отклонения воздуха берет верх, и мы рассмотрим аналогию «рука из окна движущегося автомобиля».

flyman Админ. ответил 3 недели назад

Не могли бы вы прояснить, что вы имеете в виду, когда говорите Bernoulli's Theoremи teach these items as theories, not laws? Принцип Бернулли (увеличение скорости жидкости означает уменьшение давления жидкости) просто описывает физическую реальность; на самом деле это не теория.

flyman Админ. ответил 3 недели назад

@Стевев. — Теорема заключается в том, как это относится к аэродинамике самолета, поскольку нет физического риска . Принцип твердый, и на стадии сомнений нет, но как это относится к крылу, а общее производство лифта по-прежнему является лишь теоремой. Что касается вашего ответа ниже, это может иметь место с программой FAA, но в других странах, таких как Австралия, требуется, чтобы все заявители PPL имели базовое понимание того, как генерируется лифт, а для заявителей CPL должно быть хорошее понимание того, как генерируется лифт (по крайней мере, связанные теоремы).

flyman Админ. ответил 3 недели назад

Кажется, вы неправильно понимаете, что такое теорема (это доказанный результат математики) и что такое научная теория (это экспериментально проверенное объяснение того, как работает мир). Научный «закон» — это просто научная теория, которая настолько стара и известна, что имеет более причудливое название. Сказать: «мы учим их как теории, а не как законы» — это огромное непонимание того, что такое наука.

flyman Админ. ответил 3 недели назад

И » закон «даже не означает, что он более полон или точен, чем «теория». Рассмотрим закон гравитации, который был заменен теорией относительности.

flyman Админ. ответил 3 недели назад

Под «теоремой Бернулли» вы подразумеваете равное время прохождения или что-то еще (потому что теорема Бернулли, очевидно, выполняется вокруг крыла, она просто оставляет слишком много свободных переменных и фиксирует их, предполагая, что равное время прохождения является ошибкой)? И под «теоремой отклонения воздуха» вы подразумеваете отражающие пули или что-то еще (потому что воздух отклоняется вниз; это просто идея, что это потому, что частицы попадают в нижнюю сторону и отражают, как шары, отскакивающие от стены, что неправильно)? Если вы имеете в виду вот это, как вы объясните стойла? Если вы этого не сделаете, пожалуйста, уточните, что вы имеете в виду.

0 +1 -1
flyman Админ. ответил 3 недели назад

I am a CFI who teaches at a large (+200 students) flight school in the United States. You might be surprised to hear this, but…

Мы действительно не беспокоимся о том, как работает крыло.

Насколько мне известно, техническое объяснение того, как работает крыло, является предметом для инженеров, которые строят и проектируют такие вещи. Частные пилоты-кандидаты (по крайней мере, все из тех, кого я встречал) больше озабочены такими вещами, как «как мне получить самолет в воздух??»и» что мне делать, если он снова начнет спускаться в спешке?»

Фактически, современное мастерство Ван серпа начинается с главы об аэродинамике, говоря (перефразировано):

Некоторые концепции, представленные в этой главе, неверны, но они являются полезными иллюстрациями.

Итак, чтобы ответить на ваш вопрос, мы учим, что:

  1. Выравнивание крыла к относительному ветру смещает воздух вниз, что создает подъемную силу.
  2. Из-за формы аэродинамического профиля воздух в верхней части крыла имеет более низкое давление, чем воздух под крылом, что также вызывает подъем.

И если студент не попросит нас больше информации, мы оставим это.

Если вы надеетесь стать авиаконструктором или исследовать гидродинамику, вы быстро исправите любые заблуждения, которые вы можете иметь О Г-не Бернулли и его асимметричном крыле. Однако большинство студентов-пилотов удовлетворены предварительным обсуждением: «то, о чем мы поговорим сегодня, технически неверно, но вам будет намного легче понять необходимые концепции таким образом.«


Питер Кэмпф сделал достойный комментарий:

Это действительно не так трудно понять аэродинамику правильно, и вы сделать это звучит так, как будто вы предпочитаете краткосрочную выгоду на глубокой основе что могло бы помочь пилотам действительно понять, что происходит с их самолет и выбрать наиболее подходящее действие.

Что очень верно-правильно понять аэродинамику не сложно. Я буду защищать свою точку зрения с аналогией: рассмотрим магазин, где вы ходите по магазинам с ребенком, который еще не понимает десятичное сложение. У вас есть две покупки, одна стоимость $5.08и одна стоимость $3.99. Ребенок складывает большие цифры и говорит вам, что окончательная цена будет $8. Теперь у вас есть (по крайней мере) два варианта: вы можете начать обсуждение значимых цифр и дробного умножения (не забудьте налог!), или вы могли бы похвалить ребенка за применение навыков, которые у них есть, и получить ответ, который довольно близок.

Лучше ли, если ребенок в конечном итоге поймет, как рассчитать налог, а не просто доверять тому, что кассир читает с экрана? Конечно. Но на той стадии , где находится большинство моих учеников, гораздо более ценно для их развития как пилотов просто хвалить их за то, что они достаточно близки.

Что касается JAL123, я на 100% согласен с вами. К тому времени, когда вы, как пилот, достаточно продвинулись в своем развитии, чтобы летать на чем-то с турбиной, толкающей его, вы, безусловно, должны знать принципы и концепции своей машины с максимальной степенью точности.

flyman Админ. ответил 3 недели назад

На самом деле не так сложно правильно понять аэродинамику, и вы делаете это так, как будто вы предпочитаете кратковременный выигрыш над глубокой основой, которая может помочь пилотам действительно понять, что происходит с их самолетом, и выбрать наиболее подходящее действие.

flyman Админ. ответил 3 недели назад

@PeterKämpf: это зависит от того, какой уровень понимания вам нужен. Для пилота достаточно знать, что подъемник пропорционален квадрату указанной скорости и угла атаки до некоторой точки, где он резко уменьшается, потому что происходит срыв. Общие объяснения этому не помогают, потому что они не объясняют stall; я бы сказал, что просто показывать фотографии линий потока должно быть достаточно.

flyman Админ. ответил 3 недели назад

@PeterKämpf, что B52 по-прежнему имеют Элерон+управление лифтом; в то время как JAL123 не сделал (только двигатель diff-тяги)

flyman Админ. ответил 3 недели назад

@Фархан — это намеченные цели ссылки. — Что заставляет самолет летать? Деньги.»это известная шутка среди авиаторов в США, а «разгрузка для контроля» — это метод расстроенного восстановления.

flyman Админ. ответил 3 недели назад

@Стевев. Понял. Я слышал о денежных отношениях с самолетами, но не был слишком уверен, что многие пилоты являются программистами .NET в свободное время.

0 +1 -1
flyman Админ. ответил 3 недели назад

Я хотел бы добавить свои $.02 к этому вопросу. Подъемная сила определяется (в аэродинамических текстах) как восходящая составляющая силы, которую воздух оказывает на крыло. Сила состоит из тангенциальных (отвесных) сил, которые, как правило, в основном способствуют перетаскиванию, а также сил давления (нормальных), которые, как правило, способствуют подъему. Что касается проектирования наиболее эффективного крыла, то ответ-проб и ошибок. Сотни различных математически определенных аэродинамических поверхностей помещаются в аэродинамическую трубу и измеряются их коэффициенты подъема и сопротивления. Затем они публикуются в такой книге, как эта для будущих аэрокосмических инженеров, чтобы решить, какой аэродинамический профиль лучше всего подходит их цели. Вопрос о том, почему давление оказывается ниже сверху по сравнению с нижней частью крыла, на самом деле не так важен. Кучи эмпирических данных показывают, что это наблюдаемые явления, и мы работаем с ними оттуда, какими бы неудовлетворительными они ни были.

flyman Админ. ответил 3 недели назад

Я позволю себе не согласиться! Эмпирическая работа необходима в таких областях, как медицина, где мы слишком мало понимаем, чтобы делать логические выводы, но аэродинамика действительно хорошо понятна, поэтому дедуктивное рассуждение быстрее приведет вас к лучшему результату. Кроме того, вы не можете ответить на первоначальный вопрос, какие неправильные понятия все еще преподаются в летной школе. Возможно, вы хотите добавить к своему ответу, чтобы улучшить его.

flyman Админ. ответил 3 недели назад

Я согласен с тем, что аэродинамика хорошо понятна, но только потому, что она хорошо понятна, не означает, что вы не получаете большой выгоды от эмпирических данных. Что касается первоначального вопроса, то, как я узнал, воздух течет быстрее сверху, что приводит к меньшему давлению, что приводит к «вытягиванию» крыла вверх. Кривизна крыла позволяет это сделать. Что касается Бернулли/Ньютона и т. д., они, похоже, не описывают эту связь между формой крыла и подъемом, поэтому для меня это неудовлетворительно. OTOH коэффициент подъема, который, по-видимому, связывает 2, обнаруживается главным образом с помощью эмпирических тестов.

flyman Админ. ответил 3 недели назад

Я согласен, что, взглянув на множество эмпирических данных, вы интуитивно «почувствуете», что правильно. Но не понимание лежащей в его основе физики лишает вас возможности распространять эти знания на новые ситуации. Тогда вы находитесь в аналогичном положении пилота, обученного в Японии: вы отлично выполняете хорошо обученные процедуры, но если что-то происходит, что вы не тренировали заранее, вы беспомощны.

flyman Админ. ответил 3 недели назад

Вопрос в том, «так ли это преподают в летных школах». Этот ответ, похоже, не затрагивает вопрос.

0 +1 -1
flyman Админ. ответил 3 недели назад

В 1958 году меня учили в летной школе гражданского воздушного патруля, что эффект Бернулли был единственным способом создания подъемной силы крылом. Я не помню, каким был наш учебник, за исключением того, что он также использовался ВВС США. Наши инструкторы явно чувствовали, что этот факт не является жизненно важным, и он не появился ни на каких экзаменах. Как говорит Стив В., Мы действительно не беспокоились о том, как работает крыло.

Модель самолета Строитель в нашем городе летал корабль, который был не более чем плоский металлический диск плюс двигатель, руль и элевоны. Он имел очень длинный взлетный крен и был зверем, чтобы летать, но он явно летал крылом, а не просто висел на своей опоре. Это был, по сути, 25-дюймовый эмалированный стальной знак Texaco Gas. Никакого эффекта Бернулли не было.

Кроме того, мы видели много технических чертежей ранних самолетов Райта, Сантос-Дюмона и Кертиса, все с плоскими или изогнутыми крыльями постоянной толщины практически по всей хорде. Очевидно, что эти самолеты не генерировали дифференциал Бернулли. У нас было много доказательств того, что Бернулли не был необходим для полета тяжелее воздуха.

Поэтому я бы сказал, что это заблуждение преподавалось в некоторых летных школах в 1958 году, но оно не принесло особого вреда. Студенты, которые хотели просто летать, игнорировали это и продолжали просто летать. Студенты, которые интересовались авиационной наукой, уже знали, что не следует принимать такое простое объяснение, когда речь идет о гидродинамике.