Угол атаки. Обтекаемость

Угол атаки

Рисунок 1

Рис. 1. Когда пластинка установлена под некоторым углом к направлению движения, аэродинамическая сила не только тормо­зит, но и стремится сдвинуть пластинку в сторону. Угол, под которым установлена пластинка относительно направления движения, что называется углом атаки. Если передняя часть пластинки расположена выше, чем задняя, то угол атаки называется положительным. Если же передняя часть пластинки расположена ниже, то это значит, что пластинка движется с отрицательным углом атаки. При движении пластинки с некоторым положительным углом атаки полная аэродинамическая сила действует назад и вверх, стараясь не только тормозить, но и поднимать пластинку. В данном случае часть полной аэродинамической силы, дей­ствующая вертикально вверх, является   подъемной   силой. Точнее, подъемная сила есть часть полной силы воздействия воздуха на движущееся тело, на­правленная перпендикулярно к движению тела. Таким образом, при отрицательных углах атаки подъемная сила будет направлена вниз. Как вы видите, название «подъемная» является условным. Много раз в детстве вы любовались полетом воздушного змея. У змея возникает аэродинамическая сила, одновременно уравно­вешивающая его вес и натягивающая длинный шнур, конец кото­рого вы удерживали рукой. На заре развития авиации крылья самолетов и планеров были очень похожи на плоскую пластинку. Однако в дальнейшем тео­рией и практикой было установлено, что такие крылья невыгодны.

 Рисунок 2

Рис.2. Форма тела в большой степени определяет величину силы сопротивления воздуха. Наибольшее сопротивление испыты­вает плоская пластинка, установленная поперек направления дви­жения, так как больше всего нарушает состояние воздушной среды. Шар испытывает меньшее сопротивление, чем плоская пла­стинка. Но самое малое сопротивление испытывают тела, похожие по своей форме на рыбу, т. е. тела удобообтекаемой формы. Такие тела при движении в воздухе, так же как и плоская пластинка, установленная вдоль направления движения, только раздвигают воздушную среду, мало нарушая ее общее состояние, поперечное сечение крыла называют профилем крыла. Профиль обычно имеет несимметричную удобообтекаемую форму. Верхняя поверхность профиля делается более выпуклой, чем ниж­няя. Кроме того, нижняя поверхность профиля может быть пло­ской, а иногда даже вогнутой. Отрезок прямой линии, соединяю­щий у, переднюю и заднюю крайние точки профиля, называется хордой   крыла. Угол атаки профиля крыла  - это угол, заключенный между на­правлением движения и хордой крыла. При движении крыла обтекание его воздухом на всех углах атаки будет несимметричным и отличается от характера обтека­ния плоской пластинки, установленной под углом.

Рисунок 3

Рис. 3. Когда к определенной части воздушной среды подхо­дит крыло, то частицы воздуха, находящиеся поблизости, вынуж­дены двигаться для того, чтобы вначале уступить место крылу, а потом занять свое прежнее положение. При этом скорость дви­жения частиц воздуха вдоль верхней, более выпуклой, поверхности крыла больше, а вдоль нижней поверхности — меньше. Но, как известно, давление внутри движущегося потока воздуха будет тем меньше, чем больше скорость движения потока. На верхней поверхности крыла, где скорость больше, давление оказывается меньшим, чем на нижней. В результате этого возни­кает подъемная сила. Кроме того, отталкивая некоторую массу воздуха вниз, крыло само отталкивается в противоположную сторону вверх. Тормозящая сила, действующая на крыло, бывает значительно меньше подъемной. Поэтому полная аэродинамическая сила направлена вверх почти перпендикулярно направлению движения.