Подъемная сила крыла

Проблема изучения подъемной силы имеет очень давнюю историю. Загадки полета птицы занимали умы ученых задолго до появления летательных аппаратов. Первая попытка исследования природы подъемной силы была сделана Леонардо да Винчи в 1505 году. Объясняя причину возникновения подъемной силы птицы, он считал, что из-за быстрых ударов крыльями воздух под ними уплотняется и поэтому поддерживает птицу. Эта гипотеза Леонардо да Винчи, основанная на сжимаемости воздуха, была ошибочной, так как применялась для полета с малыми скоростями, когда свойство сжимаемости воздуха практически не проявляется.

В 1852 году Магнус провел серию опытов для объяснения явления отклонения от вертикальной плоскости вращающихся артиллерийских снарядов. Он показал, что поперечная сила, вызывающая это отклонение, возникает из-за взаимодействия двух потоков воздуха: набегающего на снаряд и вращающегося вместе со снарядом. Это явление, получившее название эффекта Магнуса, было вновь исследовано Н. Е. Жуковским в 1902—1906 годах. В результате появилась работа «О присоединенных вихрях».

До середины XIX века научные исследования движения тела в воздухе касались только вопроса сопротивления, так как со времен Ньютона существовало мнение, основанное на ударной теории сопротивления среды, о невозможности создания достаточной для полета подъемной силы.
В 70-х годах прошлого века к проблеме подъемной силы обращается создатель первого в мире самолета капитан 1 ранга А. Ф. Можайский. Он избрал экспериментальный метод изучения проблемы — проводил опыты с летающими моделями, планерами, воздушными змеями.

Эти исследования помогли А. Ф. Можайскому построить самолет, который по своей схеме оказался очень перспективным.
Экспериментальный путь исследования подъемной силы избрал и Отто Лилиенталь.
Проблема возникновения подъемной силы волновала и других исследователей. К. Э. Циолковский обращался к ней в работе «Аэроплан, или птицеподобная летающая машина» (1894 г.). Заслуга решения этой проблемы принадлежит профессору Н. Е. Жуковскому. Теория подъемной силы крыла была разработана им в 1906 году.

Аэродинамический принцип создания подъемной силы был изложен Н. Е. Жуковским так: «...двигаясь под малым углом к горизонту с большой горизонтальной скоростью, наклонная плоскость сообщает громадному количеству последовательно прилегающего к ней воздуха малую скорость вниз и тем развивает большую подъемную силу вверх при незначительной затрате работы на горизонтальное перемещение». Следовательно, для создания подъемной силы по этому принципу необходимо перемещение тела относительно воздуха.

Аэродинамический принцип создания подъемной силы используется при подъеме аппарата тяжелее воздуха, к которым относятся планеры и дельтапланы, самолеты и сверхлегкие моторные летательные аппараты, вертолеты и автожиры, летательные аппараты с машущими крыльями (ортоптеры и орнитоптеры).

Подъемная сила у моторного сверхлегкого летательного аппарата создается неподвижно закрепленным крылом. При поступательном движении аппарата крыло обтекается потоком воздуха. Из-за особой формы сечения крыла создается разность давлений под крылом и над ним, а в результате возникает подъемная сила. Для моторного аппарата перемещение в воздухе происходит под действием силы тяги, создаваемой силовой установкой.

Планеры, в том числе дельтапланы, создают подъемную силу так же, как моторные аппараты, неподвижно закрепленным крылом, но так как они не имеют силовой установки, то могут только планировать или летать на буксире. При планировании они снижаются за счет силы веса (см. рис. 11, о) или набирают высоту за счет восходящих потоков воздуха.

Подъемная сила появляется при обтекании не всех тел, а лишь тел с определенным профилем. Для крыльев дельтапланов должны применяться профили с хорошими летными характеристиками, создающими большую подъемную силу. 

Смотрите также

NAF XLRN-1 Транспортно-десантный гидропланер
Прототип планера XLRN-1 построила фирма Naval Aircraft Factory в Джонстонвилле, штат Пенсильвания. Он мог перевозить 8150 кг груза или 80 солдат. Представлял собой высокоплан с крыльями, оборудованным ...

Воздушные массы
Атмосфера неоднородна не только по вертикали, но и в горизонтальном направлении. Большое различие физических свойств воздуха на одинаковых высотах часто можно обнаружить на близком расстоянии. Особенн ...

Приборное оборудование
Приборное оборудование предназначено для контроля параметров работы силовой установки. Приборный блок установлен на кронштейне с резиновыми амортизаторами, который крепится на специальном трубчатом ...