Érdekes kérdés. Tisztán empirikusan az emelés / húzás arányt keresi. Ha ezt az értéket az adott repülőgépre megadottnak veszi, akkor közvetlen választ ad arra, hogy mennyivel hatékonyabbak a szárnyak. Ez az emelés és a teljes ellenállás aránya. A motornak csak leküzdenie kell az ellenállást.

Ha az L / D egyenlő az egységgel, akkor ugyanolyan tolóerőre lenne szüksége, mint a függőleges felszállásnál. De még a "rossz" rögzített szárnyú repülőgépek L / D értéke is körülbelül 5 lehet. A vitorlázó repülőgépek vagy hasonló repülőgépek, amelyek erős hangsúlyt fektetnek az aerodinamikára, L / D értéke legalább 50 lehet (legalábbis a szűk sebességtartományban). / p>

Tehát igen, a szárnyak hatékonyabbak. Körülbelül egy nagyságrend, mint ökölszabály a közös repülőgépek és az optimális sebesség.

Bonyolultabb megmagyarázni, hogy miért nem megfelelő az Ön érvelése a lenyomott levegővel. Kezdem azzal a feltevéssel, hogy amint a levegő elhalad egy szárnyszélen, annak sebessége a szárnyhoz képest nem változik, és csak az irány változik. (Tudom, hogy a levegő legalább a súrlódás stb. Miatt lelassul, de ezek legalább elméletileg elkerülhető dolgok, amelyek nem közvetlenül kapcsolódnak a felvonó létrehozásához. Ha van valami, ami alapvetően kapcsolódik az emeléshez, akkor a légáramlás nemcsak az irányt, hanem a sebességet is megváltoztatja , akkor valaki remélhetőleg itt kijavít.)

Lásd a képet. A kezdetben a szárny felé haladó légtömeget $ \ vec {v_0} $ sebességgel a $ \ alpha $ szög tereli el. Ezért a sebesség változása $ \ vec {\ Delta v} $. Ez a változás vízszintes és függőleges részekre osztható. A repülőgép levegőben tartásához a függőleges alkatrésznek meg kell egyeznie a repülőgép tömegével elosztva a szárny fölötti tömegárammal. A függőleges komponenst a $$ \ Delta v _ {\ rm horiz} = \ Delta v _ {\ rm vert} \ cdot \ tan {\ alpha \ over 2} kapcsolja a vízszinteshez. $$

Tehát ebből az egyszerű leírásból a húzás $ \ tan \ alpha / 2 $ -szorosa lenne az emelésnek. A szárny fölötti nagyobb tömegáram (hosszabb szárnyak, nagyobb sebesség) lehetővé teszi, hogy ugyanazt az emelést alacsonyabb lehajlással ($ \ alpha $) tartsák meg, így a generált emelés miatt kevésbé lehessen húzni.

További megjegyzés: hogyan függ össze az energiával és az energiával

A fenti válasz arra összpontosít, hogy a szárnyak hogyan csökkentik a szükséges motor tolóerőt , de az eredeti kérdés az energiahatékonyság szempontjából értelmezhető is. Megpróbálok néhány megjegyzést fűzni ehhez a részhez.

• egyszerű példa - rakétamotor: nem túl jellemző a repülőgépekre, de egyszerű. A rakéta másodpercenként azonos mennyiségű üzemanyagot fogyaszt annak érdekében, hogy méretüktől függetlenül egységet generáljon, függetlenül attól, hogy felfelé mutat (és a levegőhöz képest statikus), vagy előre (és mozog a levegőben). Arányosan több üzemanyagot kell elégetnie másodpercenként a nagyobb tolóerő elérése érdekében. Tehát a rakéta-meghajtáshoz ugyanabban az arányban fog megtakarítani az üzemanyagot, mint a szükséges tolóerő csökkenése. a motor mozgása a levegőben is. Amint David K ​​válaszában rámutatott, a felgyorsult levegő lendületét és mozgási energiáját felhasználhatjuk a tolóegységhez szükséges teljesítmény megszerzéséhez. az áramlási sebesség változásával okozza. $ T = \ dot m \ cdot (v _ {\ rm out} - v _ {\ rm in}) = \ dot m \ Delta v $. Ehhez szükséges teljesítmény: $ P = \ dot m \ cdot {1 \ over2} (v _ {\ rm out} ^ 2 - v _ {\ rm in} ^ 2) = \ dot m \ Delta v \ cdot (v _ {\ rm be} + {\ Delta v \ felett 2}) $. Így $$ {P \ over T} = v _ {\ rm in} + {\ Delta v \ over 2} \,. $$

  A gravitációval szemben álló álló motortartáshoz nagyobb lendületre van szükség a rögzített szárnyú repülőgépekhez képest, a fentiek szerint. Ha nem "csalunk" a motoron átáramló tömegáram növelésével (például helikopter rotorrá vagy több motor használatával), akkor a $ \ Delta v $ értéket növelni kell a szükséges tolóerő elérése érdekében. Tehát nem csak a megnövekedett tolóerő miatt van szükség több energiára, hanem a megnövekedett wattok miatt nagyobb teljesítményre is. Vegye figyelembe, hogy még a "helikopteres csalás" sem működik túl jól. A szárny L / D-jének köszönhetően kisebb tolóerővel rendelkező motor energiafogyasztásának megfelelővé kell tenni a P / T értéket is - csökkentve a $ \ Delta v $ értéket, ezáltal növelve a tömegáramot (a rotor / propeller sugara a megnövekedett tolóerővel arányosnál is nagyobb arányban) .

  Mi a helyzet a P / T csökkenésével a levegőn keresztüli mozgás miatt? Nos, ez függ egy adott motortól és annak $ \ Delta v $ értékétől. Tipikusan hasonló nagyságrendű lesz, mint a sebesség sebessége (vagy még ennél is kevesebb), ezért nem hagyhatjuk figyelmen kívül a $ v _ {\ rm értéket a (z) $ értékben a fenti watt / löket egyenletben. Hatékonysági büntetés jár, ha a motor mozgó repülőgépeken működik. De ennek még mindig meg kell érnie, mivel az emelés által biztosított nyereség nagyobb.

  Egyszerűsített példa: Van egy motorunk, amely képes elegendő tolóerő előállítására a repülőgépek függőleges emeléséhez. Fékezhető a $ \ Delta v $ megváltoztatásával, gyakorlati problémák és a belső hatékonyság megváltozása nélkül. Tegyük fel, hogy a rajta átáramló tömegáram fix $ S $ terület szorozva a légsűrűséggel, és megszorozva a levegő be- és kilépési sebességének számtani átlagával. Lebegő repülőgépek és a repülőgép tömegével megegyező tolóerővel rendelkező álló motor esetén $ w $ ez $$ w = \ dot m \ Delta v _ {\ rm hover} = \ rho S \ Delta v _ {\ rm hover} ^ 2/2 \ ,; \ quad \ Delta v _ {\ rm hover} = \ sqrt {2 w \ over \ rho S} $$ és így $$ P _ {\ rm hover} = w \ cdot \ Delta v _ {\ rm hover} / 2 = \ sqrt {w ^ 3 \ több mint 2 \ rho S} \,. $$

  Ugyanazon szárnyain repülő repülőgépnek csak $ w \ L / D $ nyomóerőre van szüksége. A sebesség sebessége $ v _ {\ rm air} $. A tolóerő egyenlete: $ {w \ over L / D} = \ dot m \ Delta v _ {\ rm flight} = \ rho S \ cdot (v _ {\ rm air} + {\ Delta v _ {\ rm flight} \ több mint 2}) \ cdot \ Delta v _ {\ rm flight} $. Így $$ \ Delta v _ {\ rm flight} = \ sqrt {{2w \ over (L / D) \ rho S} + v _ {\ rm air} ^ 2} -v _ {\ rm air} $$ és $$ P _ {\ rm flight} = {w \ over L / D} \ cdot (\ sqrt {{w \ over 2 (L / D) \ rho S} + {v _ {\ rm air} ^ 2 \ over 4}} + {v _ {\ rm air} \ over 2}) \,. $$

  Sajnos nem látom a $ P _ {\ rm hover} $ és $ P_ {egyszerűsítésének és összehasonlításának módját \ rm flight} $, így néhány konkrét szám:

  • Könnyű repülőgép, 1 tonna, 100 csomó, $ S = 5 \, \ rm m ^ 2 $, $ L / D = 15 $: $ P _ {\ rm lebeg}} = 290 \, \ rm kW $, $ P _ {\ rm repülés} = 35 \, \ rm kW $.

  • Nehéz repülőgép, 100 tonna, 200 csomó, $ S = 50 \, \ rm m ^ 2 $, $ L / D = 15 $: $ P _ {\ rm lebeg}} = 90 \, \ rm MW $, $ P _ {\ rm repülés} = 7 \, \ rm MW $.

  Ezen egyszerűsítések alapján tehát a hasonló típusú motorral rendelkező szárnyakkal történő repülésnek energia szempontjából is jelentősen hatékonyabbnak kell lennie. Ezenkívül már halad előre a $ P _ {\ rm flight} $ erő felhasználásával. A függőleges motorhoz extra erőre lenne szükség a mozgás miatti légellenállás leküzdéséhez.

Az energiafogyasztás és a teljesítmény tekintetében egy adott légmennyiség felgyorsításával előállítandó erőmennyiséghez nagyobb teljesítményre van szükség, ha egy kis légtömeget gyorsít fel minden időszakban, mint amikor nagy légtömeget gyorsít fel. Ennek oka, hogy az erő arányos a légtömeg lendületének változásával, míg a teljesítmény arányos a kinetikus energia változásával; és míg a lendület $ mv, a $ mozgási energia $ \ frac12 mv ^ 2. $

A tipikus repülőgép-motor viszonylag kis légrészeket ragad meg, és nagy sebességgel hátrafelé hajtja őket. Egy nagy légcsavar vagy egy nagy bejáratú, nagy bypass turboventilátor jobban fog működni, mint egy kis légcsavar vagy egy kis légbeömlésű turbógép. De egy tipikus hagyományos repülőgép szárnya sokkal nagyobb légcsomag bármely időegység alatt, mint a motorjai. A szárnyat előre hajtva a levegőben a repülőgép átalakítja a motorjai által viszonylag nem hatékony erőtermelést (kis légcsomagokat vesz a repülőgép elől, és gyorsan gyorsítja őket hátra) ) a szárnyaival történő sokkal hatékonyabb erőtermelésbe (nagy légrészeket vesz fel a repülőgép fölé, és viszonylag lassan gyorsítja lefelé).

Egy hagyományos repülőgép tipikus motorjának (sugárjának vagy légcsavarjának) egyszerűen lefelé fordítása ne engedje, hogy a repülőgép majdnem annyi levegőt gyorsítson lefelé, amennyit a szárny képes, ha a repülőgép normál repülés alatt áll.

Egy helikopterben (más néven "rotációs szárnyú repülőgép") a motor elfordítja a szárnyat (más néven rotor), ezzel tolva a levegő és a gyorsuló levegő a repülőgép felett lefelé, függetlenül attól, hogy a törzs előre halad-e a légtömegen keresztül, vagy sem. A helikopter tehát egy viszonylag kis erőművel függőlegesen felszállhat ahhoz képest, amire függőlegesen kellene felszállnia bármivel, mint egy hagyományos rögzített szárnyú repülőgéppel motor. Ha úgy gondolja, hogy egy helikopter rotor "lefelé mutató ventilátor", akkor valójában meglehetősen jól működik.

Egy hagyományos repülőgépben a motor teljesítményének nagy részét arra használják, hogy a repülőgépet előre haladjon egy bizonyos sebességgel. Ebből a teljesítményből nagyon kevésre van szükség a felvonó létrehozásához.

Vegyünk egy egyszerű papírrepülőt. Hosszú ideig repül, motor nélkül, amíg az áthúzódása lassulást okoz, emelését elveszti és a padlóra ereszkedik.

A képzett pilóta kezében a vitorlázórepülők órákig fennmaradhatnak a motor nélkül.

Nem fogok belemenni azon vitába, hogy a szárnyak levegő irányításával működnek-e. lefelé vagy sem, mert egyszerűen lényegtelen. Az alapvető igazság az, hogy amikor egy szárny úgy van tájolva, hogy emelést nyújtson előre haladva, csak a motorra van szükséged, ha meghajtod ezt a szárnyat, és a repülőgép többi részét is ilyen sebességgel. erős>

A repülőgép szárnya és karosszériája hatékony húzóerőt hoz létre, amikor előre húzzák vagy tolják őket, és a motornak csak annyi erőt kell létrehoznia, hogy ne lassuljon le. Ez az erő SOKKAL kevesebb, mint amennyit közvetlenül fel kell emelnie.

A legtöbb repülőgép-hajtóműnek egyszerűen nincs meg az a hajtóereje, hogy önállóan megemelje a repülőgépet. A korai repülőgép-fejlesztés során sok kísérletet tettek erre, és kudarcot vallottak, mert egyszerűen nem álltak rendelkezésre kellő erősségű motorok.

Szárnyak voltak jóval azelőtt, hogy a Wright testvérek jöttek volna, de a repülés kiszámíthatatlan és irányíthatatlan volt. Az első igazi repülőgépet azért találták ki, mert a testvérek felfedeztek és feltaláltak egy mechanizmust, amely lehetővé teszi számukra a szárny (ok) irányítását.

Röviden: sokkal könnyebb szárnyakkal ellátni az emelést, mint a tolóerő vektorozásával.

MOST: Ezen a ponton valószínűleg még mindig a fejét kapkodja Kíváncsi vagyok, hogyan emelhet meg egy repülőgépet anélkül, hogy ténylegesen megkapná a motorból az ilyen mennyiségű energiát ... Tehát hadd próbáljam megmagyarázni.

Tegyük fel, hogy van autója, és azt mondom, hogy emelje fel 6 lábnyival ... Nos, hacsak nem ez a srác vagy, ez csak nem fog megtörténni ...

De mi van, ha a következőket teszi?

Nos, panaszkodhat és nincs levegője, de láthatja, hogy ha a rámpa elég hosszú lejtésű lenne, akkor az izmainkkal fel tudná vinni az autót erre a magasságra.

Mivel lassan mozgó lények vagyunk, úgy gondolja, hogy a levegő egyáltalán semmi. A levegő azonban más dologgá válik, amikor nagyon gyorsan megpróbálja elmozdítani az útból. Jelentősen "kemény" lesz.

Ezért egy repülõ repülõgépen úgy gondolhatjuk, hogy az alábbiakban bemutatott módon rámpára mászik.

A repülőgép és a szárnyak meglehetősen könnyen átvágják a levegőt, de a szárnyak és a test alatti levegő rámpaként működik. Minél nagyobbak a szárnyak, annál keményebb és szilárdabb a rámpa. Ez biztosítja a felvonót .. a repülőgép fennmaradása.

Természetesen a rámpa nem szilárd, és gyakorlatilag leesik, amikor a repülőgépet előre toljuk. Más szavakkal, a repülőgép egyszerre esik és mászik. Ha vízszintes repülés közben a rámpa ugyanolyan ütemben esik le, mint a repülőgép felmászik rá.

Ez azt jelenti, hogy a szárnyak mechanikus előnyt jelentenek a rámpa használatával a csökkentés érdekében a munka elvégzéséhez szükséges erő. Figyelmen kívül hagyva a húzást, a szükséges munka megegyezik azzal, mintha függőlegesen emelné meg, de mivel a munkát nagy előre elosztja, a motor erőfeszítései jelentősen megoszlanak.

Hatékonyság:

Most ez hatékonyabb? Nos, hagyományosan a rámpák és más mechanikus előnyös eszközök kevésbé hatékonyak, mint az egyenes emelés, mert veszteségek vannak a berendezés külön súrlódása miatt.

Ugyanakkor maguk a függőleges meghajtáson alapuló emelő rendszerek iszonyatosan hatástalanok.

Ahogy arról már beszéltünk, a levegő nehezebben mozog, minél gyorsabban próbálod mozgatni. Ez azt jelenti, hogy a motor megduplázása NEM jelenti a tolóerő megduplázását, inkább exponenciális funkció. Vagyis több mint kétszer annyi gázt kell égetnie, hogy megduplázza a tolóerőt.

Rosszabb, bármelyik motornál, van egy korlát, hogy mekkora tolóerőt tud produkálni. Végül a levegő kavitál előtte. Ha elég gyorsan meg tud fordulni, akkor a levegő MINDEN levegőjét szívja olyan gyorsan, hogy vákuum alakuljon ki. Ekkor a motor éhezik a levegőtől, és nem mehet gyorsabban, függetlenül attól, hogy mennyi üzemanyagot pumpál be. Ez azt jelenti, hogy a nagyobb tolóerő érdekében nagyobb motorra van szükség, ami nagyobb súlyt jelent, ami azt jelenti, hogy nagyobb nyomásra van szükség .... Látja, hová megyek ezzel?

És ne feledje, hogy csak azért, hogy fent tartson, akkor is több energiát kell használnia, hogy az A pontról a B pontra haladjon. p>

Ilyen módon a szárnyas repülés még az ellenállási veszteségek ellenére is sokkal kevesebb benzint használ fel az adott utazási távolságra.

Ha figyelmen kívül hagyjuk a veszteségeket, a repülőgép fenntartása adott magasságban nem igényel áramot , mivel nem végeznek munkát rajta. Ehhez azonban erő kell, és úgy tűnik, összekevered az erőt és a hatalmat. A hatékonyság kifejezésnek nincs jelentése (legalábbis nincs pontosan definiált jelentése) az erőkről beszélve.

Például 20 kg-os súlyt tarthatok a kezemben, és 1 kg-os kar segítségével 200 kg-ot bírtam. Persze elmondhatja, hogy a kar tízszer hatékonyabb, és ebben az értelemben a szárnyak hatékonyabbak, mint a függőleges felszálló motorok: 10-szer kisebb tolóerővel rendelkező motorral lehet felszállni. Ennek következménye, hogy az adott magasság eléréséhez tízszer több időre lesz szükséged, akárcsak egy 200 kg-os súlyt 10-szer lassabban emelnék egy kar segítségével, mint egy 20 kg-os súlyt a kezemmel.

A motorok (tegyük fel, hogy dugattyús motorok) nem biztosítanak emelést. A motorok szárnyakat hajtanak. A légcsavar minden lapátja szárny. Mindegyik szárny (azonos méretben, szárnyon, támadási szögben, relatív sebességben, magasságban) ugyanannyi emelést biztosít.

Az alábbiakban mindkét eszköz ugyanazt az emelést biztosítja, az egyik egyenesen előre, a másik körben repül. Az egyik sík, a másik légcsavar. A motor tolóerejének lefelé mutatása = a lapátok repülési irányának vízszintes irányba mutatása. Remélem, ez segít.

Csak hozzá akarok tenni valamit, amit úgy érzem, itt általában figyelmen kívül hagytak. Ahogy a szárny / légcsavar felett növekszik a fajlagos légsebesség, az ellenállás nem csak lineárisan növekszik, hanem exponenciális is. Más szavakkal, mivel a szárny fölötti légáramlás (tömegben) sokkal nagyobb, ezért alacsony sebességnél x mennyiségű emelést tud produkálni, míg motorral, mivel alacsonyabb (ismét tömegben) légmozgás szükséges a levegő gyorsabban haladja meg a motor propellereit, hogy ugyanazt az emelést hozza létre. Mivel az ellenállás nem lineáris, a motor ellenállásának leküzdéséhez lényegesen nagyobb energiára van szüksége, ami az eredménytelenséget okozza.

A válaszok áttekintésével hiányzik egy nagyon egyszerű megközelítés a különbség magyarázatához:
Sorolja fel a két tervezési megoldás hatékonyságát

Fix szárny

• nem emelő húzás - a húzás egy része nem kapcsolódik az emelés előállításához, pl a levegő súrlódása a szárny felszínén.
• szárnycsúcs-örvények - A szárny fölötti és alatti nyomáskülönbség alulról felfelé irányuló légáramlással igyekszik kiegyenlíteni. Ezt a szárnyak és / vagy a szárny magas képaránya enyhítheti.
• bármi - ez bármi helyőrzője, lehet, hogy hiányzott. Lásd alább a megfelelőjét.

Forgószárny

• nem emelő húzás - Ugyanaz, mint a fenti megfelelő ponttal, kivéve a különböző szárnyprofilt, a szárnyat és a változó légsebességet. Az alábbiakban többet talál a változó légsebességekről.
• szárnycsúcs-örvények - Ugyanaz, mint a fenti egyenértékű ponttal, kivéve a szárny hosszát és így a méretarány korlátozottabb a tervezésnél. A szárnyasok sok szerkezeti problémát okoznának, és arányosan növelnék az ellenállást, mert definíció szerint a (gyorsan mozgó) csúcson vannak.
• bármi - alapvetően bármi, ami a rögzített szárnyakra vonatkozik a forgó szárnyakra is vonatkozik. Ráadásul az egyenetlen légáramlás (lásd alább) gyakran nem teszi lehetővé a szárnyprofil, a szárnyszélesség stb. Optimalizálását.
• a levegő sebességének egyenetlen elosztása a penge felett - A rotor hegyei gyorsabban mozognak a levegőn, mint az alapja. Így a rotorlapáton mindenhol nehéz elérni az optimális sebességet.
• Különböző légsebesség a megelőző és a visszahúzódó penge érdekében - A repülőgép előre haladó sebessége hozzáadódik a légsebességhez. az előző penge, de kivonva a távolodóból. Ez a különbség növeli az optimális légáramlás elérésének problémáját.
• ellennyomaték szükségessége - A klasszikus helikopteres kivitelben a farokrotor energiát igényel a fő motortól anélkül, hogy növelné vagy megemelné a tolóerőt. Alapvetően "haszontalan szükségszerűség". Az iker rotoros kialakítások egyre "zavartabb légáramlástól" szenvedhetnek (lásd alább).
• körmozgás - A körmozgás alapvetően a középpont felé gyorsul. Az "egyenes repülés" hatékonyabb lenne, pl. a forgórészen vannak olyan csapágyak, amelyek kiszivárogtatják a szöget. Ehhez képest egy fix szárny nem szivárogtatja ki lendületét a többi hatékonyság mellett. Ez a rotorlapátok számára olyan szerkezeti követelményeket is támaszt, amelyek korlátozhatják az egyéb tervezési optimalizációkat.
• zavart légáramlás - A korábban visszahúzódó penge az előző előző nyomán mozog a következő forradalomban. A zavart levegő nem hoz létre olyan tiszta légáramlást, mint zavartalanul. Ez csökkenti az emelés és a húzás arányát.
• nem optimalizált szárnya - A fenti pontok már említik ezt, vagy szükségessé téve (a körmozgás szerkezeti követelményei), vagy megakadályozva az optimalizálást (nem a levegő sebességének egyenletes eloszlása ​​a pengén).

Visszatérve az eredeti kérdésre:
Ökölszabályként feltételezhetjük, hogy a hosszabb az eredménytelenségek listája, annál kevésbé hatékony a tervezés. Különösen akkor, ha az egyik listán minden (és bármi ) megjelenik a másikon is. Minden egyes pontban nagy minőségi különbségekre van szükség ahhoz, hogy az ökölszabályt meg lehessen sérteni.

A szárnynak a motorral szembeni fő előnye, hogy tipikus használat során folyamatosan viszonylag zavartalan levegővel találkozik. Egy lefelé irányított motor alacsony nyomású területet hozna létre fölötte, és a belé áramló levegő lefelé fog mozogni, még mielőtt a gép bármit is kezdene vele. A gép csak akkor képes tolóerőt generálni, ha a már mozgó levegőt még nagyobb sebességre gyorsítja. A köbméter levegő 9 m / s-ról 10 m / s-ra történő felgyorsításához szükséges energiamennyiség majdnem kétszer akkora, mint a 10 köbméter levegő 0 m / s-ról 1 m / s-ra való felgyorsításához szükséges mennyiség, de az emelés mennyisége az utóbbi által generált érték tízszer akkora lesz.

Az "alap" repülést nekem mindig úgy magyarázták, hogy a szárny alakja miatt a tetején lévő levegőnek tovább kell mennie, így "megnyújtva" a szárny alatti levegő kevesebb távolságot tud utazni. Tehát a szárny alatti levegőnek nagyobb a "nyomása", majd a szárny felett. Soha nem "tolja le a levegőt". Legalábbis nem pontosan. A vízi jármű súlya miatt a szárny alatti levegő ugyanúgy "smoosh" (vagy elmozdul), mint egy csónak, miközben nincs erő (a felvonótól eltekintve), amely "felfelé" nyomja a szárnyat.

Ez mind nagyon egyszerű magyarázat. De a legfontosabb rész, a nagyon nagyon fontos rész az, hogy egyetlen repülőgépben sem rögzített szárny (sík), sem forgó (helikopter) SEMMILYEN emelés nem keletkezik, amelyet a levegő lefelé nyomásával generálnak. Az emelést úgy hozza létre, hogy a szárny tetején kisebb a légnyomás, majd a lefelé irányuló gravitációs erővel kombinálva a szárny alatt van. Ez a lefelé húzás teszi valójában a gépeket felfelé, bármennyire furcsán hangzik is.

Most a kérdésében azt szeretné tudni, miért kell kevesebb energia ahhoz, hogy repüljön a "repülőgép", majd a "helikopter" típusú. Ismét ne feledjük, hogy a levegő lenyomása nem guggol, amíg be nem szállunk a rakétamotorokba.

Annak megválaszolására, hogy megvizsgáljuk, hogy az egyes motorok mit próbálnak mozgatni. Kis síkban a motornak propellert kell mozgatnia. Mondjuk körülbelül 70 font. Azzal, hogy a motor 70 fontot fordít, egy "140 csomós" kis síkot "meg tud húzni" (a szárnyhoz hasonlóan). Ez több, mint elegendő "sebesség" ahhoz, hogy a repülőgép szárnyas bitjei megemelkedjenek. Ne feledje, hogy a "lift" nem kell, hogy ez a hatalmas nagy erő legyen, csak egy kicsit erősebbnek kell lennie, mint a gravitáció.

Ezzel szemben egy helikopter "lapátjai" (ott csak szárnyak forognak) körül) súlya 250 font körül. Nehéz a forgási sebességet csomókká konvertálni, de 650 láb / s sebességgel ez nagyjából 385 csomó (ennek matematikája nagyon durva)

Tehát sokkal kevesebb energiát igényel egy repülőgép 140 csomóval történő előrehúzása . Ezután egy sor szárnyat forgat 384 csomóponton.

Tartsa szélben, hogy a repülőgép szárnyai SOKKAL nagyobbak legyenek, mint egy helikopter szárnyai. Ez az extra felület nagyobb emelést eredményez lassabb sebességnél.

Bonyolultabbá tétele érdekében az összes „sík” energiát felhasználják a vízi jármű előremozdításához. Ez az. Egy repülőgép csak egy irányba halad. Valójában nem fordulnak annyit, amennyit az előírt irányba "esnek" (azáltal, hogy kevesebb emelést generálnak az egyik vagy a másik oldalon a 3 tengely mentén). A helikopternek viszont energiájának egy részét el kell költenie ahhoz, hogy "előre" lépjen. Az "előre" mozgást alapvetően úgy írják elő, hogy ugyanúgy esik le, mint a repülőgép, de akkor energiát kell fordítania arra, hogy nagyobb emelést generáljon, ahol a repülőgép csak halad előre.

HATALMAS ÉRTESÍTÉS Számos repülőgép sebességét és repülési profilját használtam. Az általam használt repülőgép "Cessna" volt, de számokat vettem, ahol megtaláltam őket, így néhányuk a szeretett 172, a többi változat. A helikopterek száma még változatosabb. Próbáltam könnyebb helikopterekhez tartani, de lehet, hogy nem sikerült. A fontos az, hogy az elmélet igaz, de ne próbáljon valódi módon számolni a matematikával. de ez még kevésbé hatékony, mint az apró szárnyak forogása. Röviden: a lefelé tolás a rakétához hasonló, mint egy rakéta, amely kevesebb nyomást okoz a tetején, és a "lebegés" egy sík.

A cikk félrevezető általánosítást tesz, mivel ez volt az első olyan dolog, amit megtanultam a repülési edzés során. A repülőgépek nem úgy repülnek, hogy "ledobják a levegőt", hanem csökkentett légnyomás generálásával, amely felemeli a repülőgépet (tehát "emel") és előre (tolóerőt). Mind a szárnyak, mind a légcsavarok (és turbinák) olyan szárnyak, amelyeknek felső, ívelt felülete felgyorsítja a levegőt, miközben a szárny azon halad, és ezáltal csökkenti a légnyomást. A szárnyak fölött viszonylag csökkent légnyomás és a szárnyak alatt, valamint a légcsavar mögött viszonylag megnövekedett légnyomás lebegteti a repülőgépet felfelé és előre.

Az igazság kevéssé annyi, hogy a szárny felett áramló levegő lefelé terelődik, és egy kis levegő a szárny alatt összenyomódik, miközben a repülőgép mozog, de sokkal kisebb eleme annak, ami a repülőgépet repülni képes. A repülőgép emelőfelületeinek és testének felületi súrlódása szintén a húzóerő alkotóeleme. A szárnycsúcson keletkező örvény, amikor a magasabb és alacsonyabb nyomású légáramlatok egymáshoz közelednek és spirálokká válnak, szintén erős tényezője lehet a vontatásnak, valamint turbulenciát okozhat, amely hatással lehet más repülőgépekre.

Kérdésének egy másik része, az emelés és a tolóerő előállítása ugyanazokat az elveket követi, a hagyományos dugattyús és sugárhajtású motorok alkalmazásával (a rakétamotorok tolóerőt teremtenek a gázok kibővítésével). Talán az egyik legjobban látható példa az Osprey billenő rotoros repülőgép nagy légcsavarokkal, amelyek a motor szögétől függően emelést, tolóerőt és bármilyen kombinációt képesek előállítani.

@ ymb1 analógiája a tolással kapcsolatban egy doboz kiváló választás volt. A gravitációra merőleges mozgás (vagyis a szárny előrefelé haladása) kevesebb erőt igényel, mint egyszerűen ellenkezni (azaz lefelé tolni). Tehát a szárnyak hatékonyabb választás mind strukturális, mind összetettség szempontjából.

Térjünk vissza az időben, hogy megkérdezzük az úttörőket, akik emberi erővel repülnek. A szárny kialakítása hatékonyságot kínált a függőleges tolóerőre támaszkodó tervekkel szemben. Ez a hatékonyság további kutatásokat ösztönzött.

A szárny által a megfelelő légsebesség mellett kifejlesztett emelőerő a nyomásra támaszkodik. A nyomás a hajók emelési (felhajtóerő) erejéért is felelős (a levegő helyett a víznyomás). Kérdezhet egy tengeralattjáró-tervezőt az előtétek elhagyásáról és a mélység fenntartása érdekében lefelé irányuló propellerek hozzáadásáról.

Noha más mechanizmusról van szó, a hőlégballon képes bizonyítani, hogy az azonos felvonó előállításához más mérnöki elv alapján különböző mennyiségű energiára van szükség. Egy kis sugárhajtóművel ténylegesen elegendő forró levegőt lehet előállítani, hogy a ballont hintóval fel lehessen emelni. Ha azonban a kis motor lefelé mutat, akkor nem lesz elegendő tolóerő az egyenértékű emeléshez.

Ez nem hasonlít egy kicsit az alma és a narancs összehasonlítására? Mivel nincsenek külső erők, a motor nélküli szárnyak, amelyek hajtják őket, nagyon keveset tesznek a levegőbe jutásért.

Egy motor lefelé irányítva képes „emelni”. A talajról való leszálláshoz a motornak nyomást kell generálnia, hogy ellensúlyozza a súlyát. Ha szárnyakat ad hozzá, jóval kisebb tolóerővel juthat a levegőbe. Tehát a szárnyak NÖVELIK a motor hatékonyságát, amikor a levegőbe jutáshoz mekkora tolóerőre van szükség.

Hozzáadás a @Dmitry Gregoriev-hez kitűnő válasz: előfordulhat, hogy a kérdésed abból áll, hogy miért: egy rögzített szárny hatékonyabb, mint egy korong alakú szárny.

Az emelővezeték-elmélet miatt. Adott mennyiségű emelés létrehozása egy véges fesztávon annál hatékonyabb, minél nagyobb a fesztávolság.

A szárnyak gazdaságos módszer a levegő tömegének lefelé történő gyorsítására. Az a tény, hogy a természetes szelekció ezt a rendszert választotta más alternatívák helyett, valószínűleg azt jelenti, hogy a szárnyak a leggazdaságosabb megoldás ...