Муниципальное_образовательное_учреждение (1)

1.

Зависимость подъёмной
силы от формы крыла
самолёта
Исследовательский проект по физике
МАОУ «ШКОЛА «ДИАЛОГ» Г. ПЕРМИ, 11А
Выполнил: Верхоланцев Роман
Руководитель: Инев Николай
Олегович
Львович, учитель физики

2.

Введение и актуальность
Почему это важно
Объект и предмет
Авиастроение — одна из
наиболее динамично
силы при обтекании крыла
развивающихся отраслей
воздушными потоками
современной инженерии
Предмет: зависимость
Форма крыла определяет
величины подъёмной силы от
грузоподъёмность,
геометрических параметров
манёвренность и безопасность
крыла
полёта
Объект: явление подъёмной
Геометрия включает: профиль,
Множество возможных
удлинение, стреловидность,
конфигураций: от прямых до
площадь
«солнечного дракона» — каждая
решает конкретную задачу

3.

Цель и задачи проекта
1
2
3
Задача 1: Теория
Задача 2: Аналитика
Задача 3: Выводы
Понять физический механизм
Изучить матчасть: вычисление и
Разбор расчётов и графиков,
возникновения подъёмной силы при
анализ параметров крыла,
определение оптимальных
обтекании крыла потоком воздуха
коэффициентов подъёмной силы Су
параметров для различных лётных
задач
Главная цель: познакомить с понятием подъёмной силы, объяснить принцип её работы, область применения и
перспективы развития — а также определить оптимальные параметры крыла для разных режимов полёта.

4.

Теоретическая основа: как
возникает подъёмная сила
Физический механизм
Теорема Жуковского
Крыло делит поток воздуха на
два — верхний и нижний
Верхний поток движется
Н. Е. Жуковский —
основоположник аэродинамики
Подъёмная сила прямо
быстрее → давление ниже
пропорциональна плотности
(закон Бернулли)
воздуха, скорости потока и
Разность давлений создаёт
циркуляции скорости вокруг
результирующую силу,
крыла
направленную вверх —
подъёмную силу
Теория стала базой всех
последующих расчётов
летательных аппаратов

5.

Основные характеристики крыла
Профиль крыла
Размах и хорда
Стреловидность
Поперечное сечение крыла.
Размах — наибольшее расстояние
Угол наклона крыла
Бывают симметричные и
между концами крыла. Хорда —
относительно фюзеляжа. Крыло
несимметричные.
расстояние от передней до
может быть прямым,
Несимметричные обеспечивают
задней кромки. Удлинение =
отклонённым назад или вперёд.
бо́льшее Су при малых углах
размах / средняя хорда.
Определяет поведение на
атаки.
высоких скоростях.
Совокупность этих характеристик определяет аэродинамическое качество крыла и позволяет классифицировать крылья на
прямые и стреловидные (включая треугольные и крылья изменяемой стреловидности).

6.

Практический расчёт подъёмной силы
Формула подъёмной силы
Исходные данные расчёта
Y = Cy · S · (ρv² / 2)
Скорость: 700 км/ч = 194 м/с
Площадь крыла: S = 75 м² (у обоих)
Плотность воздуха: ρ = 1,225 кг/м³
Воздушный напор: ρv²/2 = 23 052 Па
Y — подъёмная сила (Н)
Cy — коэффициент подъёмной силы
S — площадь крыла (м²)
ρ — плотность воздуха (кг/м³)
v — скорость полёта (м/с)
Самолёт 1 — прямые крылья (Cy = 2,5); Самолёт 2 —
треугольные (Cy = 1,5). Значения гипотетические для
демонстрации линейного роста.

7.

Результаты расчёта: сравнение подъёмной силы
432
259
40%
кН — прямое крыло
кН — треугольное крыло
разница в подъёмной силе
Cy = 2,5 · 75 · 23 052 = 4 322 кН ≈ 432 т
Cy = 1,5 · 75 · 23 052 = 2 593 кН ≈ 259 т
Прямое крыло создаёт на 40% больше
подъёмной силы
подъёмной силы
подъёмной силы при тех же условиях
Реальные значения Cy: для пассажирских самолётов (Ту-154, Boeing 737) — 0,4–0,6; для спортивных и пилотажных машин — до
1,2–1,5 на взлётно-посадочных режимах. Сверхзвуковые истребители кратковременно достигают Cy = 2,0–2,5 за счёт вихревой
аэродинамики.

8.

Сравнительная таблица типов крыльев
Тип крыла
Cy
Особенность
Тип самолёта
Примеры
Прямые
0,4–0,8
Высокая подъёмная сила на малых скоростях,
Лёгкомоторные,
Ан-2, Як-
простота конструкции
спортивные,
18, Cessna
сельскохозяйственные
172
Меньшее лобовое сопротивление на высоких
Пассажирские лайнеры,
Ту-154,
дозвуковых скоростях
транспортные,
Boeing
истребители
737, Ил-76
Сверхзвуковые
МиГ-21,
истребители и
Concorde
пассажирские
, Mirage
Комбинирует преимущества прямого и
Многоцелевые
МиГ-23,
стреловидного крыла, высокая сложность
истребители,
Су-24, Ту-
бомбардировщики
160
Стреловидные
Треугольные
Изменяемая
стреловидность
0,3–0,6
0,1–0,3
0,3–0,8
Эффективны только на сверхзвуке, плохие ВПХ

9.

Оптимальные типы крыльев для
лётных задач