Думаю этот вопрос покажется очень простым для тех, кто думает, что он знает аэродинамику. «Очень просто» - скажите Вы, летчик просто выбирает угол планирования и планирует, поддерживая при этом необходимую минимальную для планирования Скорость. «Что здесь такого непонятного-то?»
Но это только на первый взгляд все так просто и понятно, если в эту теоретическую подоплеку не влезать с головой. А на самом деле это очень интересная и полностью запутанная история. А запутанная она потому, что насквозь лживая от самого начала до самого конца. Смешно сказать, но современная теоретическая аэродинамика не имеет ни малейшего представления о том: как происходит планирование самолета на самом деле.
Связано это с тем, что современная теория не понимает что такое основные аэродинамические силы и куда они направлены на самом деле. Не побоюсь сказать, что раздел «ПЛАНИРОВАНИЕ САМОЛЕТА», который прописан во всех «учебниках» по аэродинамике – это самый глупый раздел в теоретической аэродинамике, с точки зрения фундаментальной Физики. А глупыми все эти теоретические выкладки на эту тему являются потому, что в них нет ни единой капли Физики.
Если поставить вопрос так: «Какой раздел из теоретической аэродинамики самый глупый?», то ответ прост и прямолинеен: «Раздел о том, как планирует самолет – это беспробудная глупость всех тех бездарностей от аэродинамики, которые этот раздел написали.»
Для начала, чтобы Вы были в курсе о чем идет речь, прочитайте данный раздел, вот ссылка:
--== http://www.tosnoaero.ru/library/aerodynamics/aerodynamics06.pdf ==--
А теперь я озвучу основной список основных глупостей, на основе которых родилась бредовая мифология о том, как планирует самолет:
1.Подъемная Сила (ПС) или ( Fy) - это сила которая ВСЕГДА перпендикулярна вектору Скорости набегающего потока.
2.Полная Аэродинамическая Сила (ПАС) или (F) при планировании ВСЕГДА направлена строго вертикально вверх.
3. При планировании Сила Лобового Сопротивления (СЛС) или (Fx) направлена на хвост самолета.
4.При планировании все силы попарно уравновешены, а самолет движется по инерции.
6.При планировании Масса самолета (m) не влияет на дальность планирования.
7.Коэффициент Качества крыла равен Коэффициенту планирования.
8.Наибольшая дальность планирования может быть достигнута при полете на наивыгоднейшем угле атаки.
«И что здесь не так?», спросите Вы меня – это истины, которые прописаны во всех «учебниках» по аэродинамике. Но на самом деле, это не истины, а глупости, которые прописаны во всех «учебниках » по аэродинамике и глупости эти лишены всякого здравого смысла. Это полное отсутствие понимания того, куда и как направлены аэродинамические силы при планировании. Это полное незнание Векторной Ньютоновской Физики и Физики как таковой.
Для того чтобы понять как планирует самолет на самом деле – забудьте все, что Вы знаете по данному вопросу, т.к. это не знания - это все СОФИЗМЫ, это все вбито нам в голову с детства, это то что называется зомбированием мозга.
В этой статье я остановлюсь только (для краткости) на первых трех глупостях, думаю для начала этого будет достаточно . . . и начнем мы все с чистого листа:
И Т А К:
Глупость№1. Или
Что такое ИСТИННАЯ Подъемная Сила (ПС) или (Fy) и куда она направлена.
Лично я не знаю, откуда родилась глупость про то, что (Fy) ВСЕГДА направлена Перпендикулярно набегающему потоку. У меня есть подозрение, что эта фраза является вольным пересказом из эффекта Магнуса о том, что: «Сила бокового смещения в эффекте Магнуса всегда перпендикулярна набегающему потоку». (сам эффект Магнуса я подробно описал в статье: «Часть.3 - Теория вихря от Жуковского Н.Е.»). Скажу только одно: У Магнуса опыты проходили с шаром (ядром) и у Магнуса была «Сила бокового смещения» перпендикулярная потоку. Но аэродинамику это не устраивало, т.к. вращение шара могло быть совершенно в разных плоскостях и по этой причине «Сила бокового смещения» могла быть направлена куда угодно. По этой причине шар заменили на цилиндр, а «Силу бокового смещения» на ПС.
На самом деле Вектор (Fy) никак не связан с вектором набегающего потока, и вот почему:
Фундаментальное предназначение (Fy) заключается в «Компенсации» Силы Тяжести (mg), а это означает, что (Fy) может быть направлена только СТРОГО ВЕРТИКАЛЬНО ВВЕРХ и ни как иначе, т.к. Сила тяжести ВСЕГДА направлена СТРОГО ВЕРТИКАЛЬНО ВНИЗ. Дело в том, что для того, чтобы силы могли компенсировать друг друга, они должны располагаться на одной оси, иначе у Вас ничего не получится. И надо очень четко понимать тот факт, что как бы Вы не крутили самолет в воздухе и как бы Вы не крутили оси координат для так называемого «удобства расчета», то т.к. Сила тяжести ВСЕГДА будет направлена СТРОГО ВЕРТИКАЛЬНО ВНИЗ, то и истинная (Fy) ВСЕГДА будет направлена СТРОГО ВЕРТИКАЛЬНО ВВЕРХ.
Есть правда маленькое НО! Человек не придумал название Силе, которая действует строго вертикально вниз, слово «внизСходящая» или «внизХодящая» или «Опускающая сила» не приживаются из-за своей корявости произношения. Поэтому мы привыкли такую силу называть или «отрицательная ПС» или «ПС со знаком минус». Но хрен редьки не слаще. От того, что мы так привыкли, не дает нам право направлять Подъемную силу хрен знает куда. Поэтому, если Вы поставите мне на вид, что ПС может быть направлена строго вертикально вниз (для случая с антикрылом например), то я вам скажу, что это от лукавого и было бы лучше если бы Вы придумали для Силы направленной строго вертикально вниз (для случая с антикрылом например), какое ни будь нормальное (другое) название.
Давайте представим себе такую историю. Берем ослика и кладем на него железобетонную плиту. Ослика под тяжестью плиты "раздавливает" в мокрое место, а что мы? А мы с высшим аэродинамическим образованием и осознанием дела на полном серьезе будем объяснять хозяину ослика, что его питомца раздавила ПС со знаком минус? Так что-ли? Потому что мы так привыкли, привыкли поворачивать ПС хрен знает куда и называть все что не попадя ПС. Малограмотный хозяин ослика покрутит нам пальцем у виска и будет прав!
А теперь другая история: Представьте, что самолет пикирует строго вертикально вниз. Куда направлена ПС? По всем «законам аэродинамики» - в горизонт! А что мы? А мы верим в эту хрень! А почему бы и нет, ведь ПС раздавила ослика действуя к центру Земли, почему теперь она не может быть направлена в горизонт?
Вот так и делают из нас идиотов:
- Сначала заставляют вызубрить наизусть тупую фразу: «Подъемная сила ВСЕГДА перпендикулярна набегающему потоку», а затем приучают нас к мысли, что ПС может быть направлена хрен знает куда.
Теперь душещипательная история из аэродинамики, которая лично меня поражает своей тупостью. Знаете ли Вы, что аэродинамика отказывает круглому неуправляемому парашюту в ПС, т.е. в открытую заявляет о том, что у круглого парашюта типа Д-5 или Д-6 Подъемной силы НЕТ.
Логика просто железобетонная: «т.к. ПС всегда перпендикулярна набегающему потоку, то круглый парашют при наличии ПС должен начинать смещаться по горизонту (берем полный штиль). А парашют при снижении не смещается по горизонту – значит ПС у круглого парашюта НЕТ.»
А что на самом деле с точки зрения Физики? А на самом деле ПС у круглого парашюта равна ПАС, т.к. ПС является проекцией от ПАС на вертикальную ось Y, формула:
Fy = F * Cos(b), где (b) – это угол между ПАС и вертикалью.
А теперь давайте зайдем в интернет и попробуем найти определение: «А что такое ПС.»
«Подъёмная сила — составляющая полной аэродинамической силы, перпендикулярная вектору скорости движения тела в потоке жидкости или газа, возникающая в результате несимметричности обтекания тела потоком». . . . (из интернета)
Начнем с хвоста: «возникающая в результате несимметричности обтекания тела потоком».
Очень интересно, хочется спросить у горе-составителей данного текста: "а если обтекание будет симметричным, то что? ПС не будет? А если мы в аэродинамическую трубу поместим лист фанеры под углом атаки +20° и площадью 6м2, и дунем на него потоком 50м/сек (к примеру), то что у данного листа фанеры не будет ПС?"
Конечно-же будет и она будет огромной. Так зачем писать такой бред?
Теперь середина: «перпендикулярная вектору скорости движения тела в потоке»
Очень интересно, хочется спросить горе-составителей данного текста: "А на основании какого закона Физики или физического явления ПС должна формировать свой вектор под перпендикуляром к вектору скорости потока? И главное куда? Вверх или вниз, вправо или влево? Маразм заключается еще и в том, что любую перпендикулярную плоскость к потоку можно разбить на сектора по 1-му градусу, т.е. на 360°, и каждый вектор по каждому градусу будет являться перпендикуляром к потоку! Так куда направлена ПС, по какому перпендикулярному градусу из 360-ти? Я уже молчу о том, что градусы можно разбить на минуты и на секунды.
И ответа на данный вопрос Вы не получите, т.к. это утверждение о перпендикулярности просто- напросто является бредовым умозаключением, которое взято с потолка. Человека, который придумал эту ахинею, что ПС является перпендикуляром к вектору скорости набегающего потока – просто на просто посетила «белочка». У вектора ПС нет и не может быть никакой физической связи с вектором скорости потока. Эта выдумка теоретической аэродинамики, а точнее бред бездарностей которые абсолютно не знают Физику, это полная некомпетентность в данном вопросе со стороны современной теоретической аэродинамики. А процветает эта глупость по очень простой причине: она прописана во всех «учебниках» по аэродинамике, а нас с вами просто тупо заставляют заучить этот СОФИЗМ наизусть, как аксиому.
Теперь начало: «составляющая полной аэродинамической силы». Ну наконец-то начало проглядывать солнышко, через пелену мракобесия. Конечно же ПС - это составляющая Полной Аэродинамической Силы (ПАС), а точнее ее проекция на ВЕРТИКАЛЬНУЮ ось координат (Y). И здесь надо понимать, что ключевым словом, которого Вы нигде не найдете, является: «на ВЕРТИКАЛЬНУЮ ось координат». Вот разгадка истинной причины о том, что такое истинная ПС.
Поэтому повторю еще раз для наших чудо-физиков-теоретиков-аэродинамистов то, что они не знают и не понимают вообще:
Подъёмная сила – это проекция от ПАС на ВЕРТИКАЛЬНУЮ ось координат (Y).
Формула: Fy = F * cos(b), где
Fy – Подъемная сила (ПС).
F – Полная Аэродинамическая Сила (ПАС).
(b) – угол между вектором ПАС и ВЕРТИКАЛЬЮ (Вертикальной осью координат (Y)). Заметьте, что это не угол атаки, а угол между вектором ПАС и ВЕРТИКАЛЬЮ.
И как Вы можете видеть из формулы, в ней нет вектора Скорости потока, т.е. нет ни какой связи между Вектором скорости потока и Вектором ПС.
Вывод: Подъёмная сила – это проекция от ПАС на ВЕРТИКАЛЬНУЮ ось координат (Y) и по этой причине вектор Подъёмной силы ВСЕГДА направлен строго вертикально ВВЕРХ и не зависит ни от положения самолета в пространстве, ни от поворота осей координат, для так называемого «удобства расчета», ни от вектора скорости потока. Вот что такое фундаментальная Физика!
- - - -
Ранее я писал, что Фундаментальное предназначение (Fy) заключается в «Компенсации» Силы Тяжести (mg).
А что надо понимать под словом «Компенсация» Силы Тяжести?
"Компенсация" Силы тяжести может быть трех видов: Частичная, Полная и Избыточная.
Частичная – это когда Fy < mg, мы получим снижение.
Полная – это когда Fy = mg, мы получим Горизонтальный полет (ГП).
Избыточная – это когда Fy > mg, мы получим набор высоты.
Итак подытожим: т.к. Сила тяжести ВСЕГДА направлена строго вертикально вниз, то компенсирующая ее истинная ПС – ВСЕГДА направлена строго вертикально вверх и их направления не зависят от положения самолета в пространстве и от того, куда и как Вы повернули оси координат для так называемого «удобства расчета» и не зависят от вектора скорости потока.
Вот что должен знать (на мой взгляд) человек, который уважает себя как человека разумного и который заявляет о том, что он знает ФИЗИКУ.
Глупость№2
или Куда направлена Полная Аэродинамическая Сила (ПАС)=(F) при планировании?
Первое, что мы должны знать, что на любом листе фанеры (плоская пластина) или на крыле (профиль) во время движения крыла через стоячий воздух или при обтекании стационарного крыла в аэротрубе искусственно созданным потоком - возникает ПАС (Полная аэродинамическая сила) = (F). И это единственная сила, которая возникает (образуется) на крыле. Вообще-то правильно ее следовало бы называть «Полная Сила Аэродинамического Сопротивления».
Второе и самое главное, что надо знать, что Вектор ПАС всегда «приблизительно» является ПЕРПЕНДИКУЛЯРОМ к Xорде или плоской пластины или крыла. По своей физической сущности ПАС – это «Сила реакции опоры». А слово «приблизительно» означает, что Вектор ПАС на самом деле лежит в диапазоне +6°. . .-4° от ПЕРПЕНДИКУЛЯРА к Хорде. Это зависит от профиля Крыла. Но для простоты восприятия и понимания принципа планирования самолета достаточно знать, что Вектор ПАС условно можно считать «перпендикуляром» к хорде крыла. Не буду вдаваться в доказательства данной истины, но для подтверждения своих слов скажу, что если проанализировать аэродинамические испытания плоских пластин и профилей крыльев в аэротрубе, т.е. проанализировать Су и Сх на различных углах атаки, то Вы легко убедитесь в том, что вектор ПАС – это или перпендикуляр к плоскости пластины (если речь идет о пластине) или «близкий перпендикуляр» к хорде крыла (если речь идет о профиле).
Итак!
Что мы имеем на самом деле? А на самом деле, как бы крыло не обдувал поток воздуха, ПАС на крыле будет формироваться под «перпендикуляром» к Хорде. Поэтому глупость о том, что при планировании ПАС будет ВСЕГДА направлена строго вертикально вверх можете забыть, т.к. эта глупость №2 придумана дураками для дураков, как и глупость №1.
Глупость№3
или куда направлена Сила Лобового Сопротивления (СЛС)= Fх при планировании.
Итак: После того как на крыле сформируется ПАС, дальше человек в силу своей хитрости применяет «мульку», которая называется: «для удобства расчета». Он строит классическую вертикально-горизонтальную систему координат (скоростную) и РАСКЛАДЫВАЕТ ПАС на проекцию по оси (Y) и на проекцию по оси (X), и получаются две проекции:
Fy = F * cos(b)
Fx = F * sin(b)
Где (b) – угол между Вектором ПАС и ВЕРТИКАЛЬЮ.
А дальше обзывает (Fy) Подъемной Силой и – (Fx) Силой Лобового Сопротивления.
(хотя правильнее (Fx) было бы назвать – «Силой бокового скольжения» или «Силой бокового смещения»). Это я вам рассказываю, чтобы Вы понимали, что во первых этих сил ПС и СЛС на самом деле нет, они выдуманные, т.к. математические, а во вторых: что на крыле создается только ПАС и ничего белее. Сама ПАС создается от набегающего потока, а набегающий поток от Силы тяги, роль которой при планировании выполняет сила тяжести (mg).
ИТАК:
Первое что надо сделать – это переименовать Силы , и дать им названия с точки зрения Физики, т.к. названия от аэродинамики зомбируют мозг (см. рисунок в начале статьи). Основная проблема состоит в том, что Сила Лобового сопротивления (СЛС) = Fx, на самом деле не всегда направлена против скорости ЛА. При планировании она направлена по ходу движения ЛА и не является силой сопротивления, а является силой которая создает и поддерживает самолнту скорость по горизонту. А настоящей силой полного аэродинамического сопротивления является наша с вами любимая (ПАС) = F.
ПАС = F – «Полная сила Аэродинамического Сопротивления», в место Полная Аэродинамическая Сила.
Fy = F * cos(b) – «Подъемная Сила», оставляем название как есть.
Fx = F * sin(b) – «Сила бокового Скольжения» или «Сила бокового смещения», в место Сила Лобового Сопротивления.
Вот теперь будет попроще, а именно:
У крыла есть «установочный угол» относительно строительной оси самолета. Сделано это для того, чтобы при нулевом тангаже в Горизонтальном Полете (ГП) крыло имело к потоку ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ угол атаки по ХОРДЕ. Давайте для примера возьмем угол атаки +6° при ГП.
Предположим, что наш самолет летит в ГП с тангажем равным нулю. При этом наше крыло будет стоять к потоку под углом +6° по Хорде. Так как Вектор Силы (F) это «близкий перпендикуляр» к Хорде крыла, то в нашем случае вектор силы (F), будет наклонен от вертикали в сторону хвоста самолета со смещением +6°, а «Сила бокового Скольжения = Fx », как проекция на ГОРИЗОНТАЛЬНУЮ ось (Х) будет направлена в горизонте в направлении «на хвост» самолета. Это классический случай,который Вы найдете на любой картинке в любом учебнике.
А теперь будьте повнимательней!
Так как Вектор Силы (F) это «близкий перпендикуляр» к Хорде крыла, то в случае Планирования самолета с тангажем -16° (к примеру) - вектор (F), будет наклонен от вертикали с наклоном в сторону НОСА самолета со смещением +10°, а «Сила бокового Скольжения = Fx », как проекция на ГОРИЗОНТАЛЬНУЮ ось (Х) будет направлена в горизонте на НОС самолета. Обратите внимание, что не на хвост (как нас учит аэродинамика), а по ходу самолета в сторону НОСА.
Именно «Сила бокового Скольжения = Fx », направленная в сторону НОСА самолета при планировании (в отсутствии тяги двигателя) создает и поддерживает Скорость самолета по горизонту. Поэтому при планировании Силы Лобового Сопротивления направленной на Хвост самолета НЕТ, т.е. те, кто рисует эту силу к хвосту самолета просто безграмотные люди. И еще что надо знать:, что при планировании в отсутствии силы тяги двигателя, роль силы тяги выполняет сила тяжести (mg), а теоретическая аэродинамика об этом даже не заикается.
- - - - - -
Вывод: Раздел «Планирование Самолета» в «учебниках» по аэродинамике писали люди абсолютно не знающие что такое Физика. Думаю, что это связано с обидой на Ньютона, после того как выяснилось что Формула Ньютона по расчету ПС давала результат в шесть раз меньше. И затаив обиду на Ньютона, «отцы аэродинамики» решили вообще не учить Ньютоновскую механику и за одно и Физику как таковую. Только так я могу объяснить полную ахинею, которая прописана в «учебниках» по аэродинамике в разделе: «Планирование Самолета.»
Алгоритм физического процесса планирования самолета: (см. рисунок в начале статьи).
1.Сила тяжести (mg) тянет самолет к Земле, у самолета появляется скорость снижения (падения), а это формирует набегающий поток воздуха снизу.
2. Набегающий поток воздуха формирует на крыле ПАС, которая выстраивает свой вектор «перпендикулярно» Хорде крыла, т.к. по своей физической сущности ПАС является Силой реакции опоры.
3.ПАС раскладывается на классической, вертикально-горизонтальной, скоростной системе координат на Fy и Fx при чем: Вектор (Fy) направлен СТРОГО ВЕРТИКАЛЬНО ВВЕРХ, а вектор Fх направлен в ГОРИЗОНТ в сторону к НОСУ самолета.
4.Т.к. при планировании Fy меньше mg, то самолет имеет скорость снижения (скорость по вертикали), а т.к. Fх больше нуля, то самолет имеет скорость по горизонту. Сумма этих двух скоростей и есть Скорость планирования, а отношение этих двух скоростей через аркТангенс есть угол планирования.
P.S.- - - - - - - - - - -
Маленький секрет для малограмотных аэродинамистов: Для того чтобы найти Скорость планирования и угол планирования самолета, вначале надо найти Скорость по горизонту и Скорость по вертикали, а для этого самая удобная система координат - это классическая, вертикально-горизонтальная, скоростная система координат (Земная СК).
Другими словами для решения задачи на планирование самолета оси координат крутить не надо. Оси координат за самолетом по тангажу для так называемого «удобства расчета» крутят только дураки от аэродинамики. И только у этих дураков силы при планировании УРАВНОВЕШЕНЫ, а самолет при планировании летит по инерции (глупость №4).
Маленькая ремарка для любителей ФИЗИКИ:
По определению Ньютона, движение по инерции - это когда на тело не действует НИКАКИХ сил, т.е. у тела нет силы тяги и нет силы трения (сопротивления), а тело движется вечно с постоянной и неизменной скоростью только потому, что уже имеет Скорость, которую тело приобрело в момент разгона или торможения в тот момент времени когда на тело действовала сила тяги или сила сопротивления соответственно.
А на самолет при планировании действует и сила тяги (mg) и сила сопротивления (ПАС). Поэтому самолет при планировании не может по определению Ньютона двигаться по инерции.