Mitä ovat lentokoneen aerodynamiikka?

Lentokoneen aerodynamiikka ottaa huomioon ilman ja lentokoneen väliset vuorovaikutukset, jotka ovat vastuussa lennon luomisesta ja ylläpitämisestä. Tekijät, kuten paine, nopeus ja paino, ovat tärkeitä aerodynaamisten periaatteiden ja erityisesti lentokoneen aerodynamiikan ymmärtämisessä. Lentokoneen siiven ja ympäröivän ilman vuorovaikutuksesta syntyvät nosto -olosuhteet ovat elintärkeitä. Vedä ja työntövoima – tai vastus ja eteenpäin suuntautuva liike – sisältävät muut lentokoneen aerodynamiikan pääkäsitteet.

Aerodynamiikka koskee yleensä sitä, miten tietyt voimat vaikuttavat esineiden liikkumiseen ilmassa. Sellaisena aerodynamiikka voi vaikuttaa kaikkeen leluista, kuten leijasta tai pallosta suureen kuljetuskoneeseen, kuten lentokoneeseen. Liikkeessä oleva esine vaikuttaa kaasumaiseen ilmaan, joka muodostaa maan ilmakehän. Tämä ilma puolestaan ​​vaikuttaa kohteeseen.

Ilman koostumuksen ymmärtäminen voi valaista enemmän lentokoneen aerodynamiikkaa. Ilmaa pidetään fyysisenä ruumiina, koska sillä on painoa ja massaa. Toisin kuin kiinteät kappaleet, ilmassa olevat molekyylit ovat kuitenkin löysästi yhteydessä toisiinsa. Ilmakehä voi siksi helposti muuttaa muotoaan ja suuntaaan, kun siihen kohdistetaan painetta. Korkeuden kasvaessa painovoimien ilmaan kohdistama paine laskee, mikä johtaa painon laskuun mitä korkeammalle ilma nousee. Sekä kosteuden nousu että lämpötilan nousu voivat myös vaikuttaa painoon tai tiheyteen.

Ilman paino luo painetta sen läpi liikkuviin esineisiin. Tämä paine mitataan ja vaikuttaa useisiin lentokoneen instrumentteihin, mukaan lukien painemittari ja ilmanopeuden ilmaisin. Paineen muutokset voivat vähentää koneen tehoa ilman puuttumisen vuoksi moottorissa, heikentää potkurin tehokkuutta ja vaikuttaa lentokoneen aerodynamiikan perustaan: nosto.

Yksi tekijä, joka voi vaikuttaa paineen määrään, on nopeus. Bernoullin periaatteena tunnetun yleisen selityksen mukaan nopeuden kiihtymisellä olisi päinvastainen vaikutus paineeseen. Tällainen vaikutus lentokoneen siivellä on ilmanpaineeseen sen ollessa liikkeessä. Alhainen paine luo Magnus -tehosteen, joka koostuu ylöspäin suuntautuvasta voimasta tai nososta.

Siiven – tai ilmakalvon – rakenne auttaa luomaan tarvittavat paineolosuhteet hissin luomiseksi. Useimmissa lentokoneissa siiven yläosa on kaarevampi, samoin kuin etuosa. Tämä johtaa pinnan nopeuseroon, koska molekyylien on liikuttava kauemmas ja nopeammin kaarevilla alueilla, mikä helpottaa siiven yläosan painetta. Siiven alla oleva ilma voi sitten ylläpitää ylöspäin suuntautuvaa liikettä.

Jotkut tutkijat kuitenkin uskovat, että Bernoullin periaate ei selitä lentokoneiden tai muiden koneiden, joilla ei ole perinteisiä siipirakenteita, lento -ominaisuuksia. Pikemminkin lentokoneen perus aerodynamiikka voidaan selittää Isaac Newtonin fysiikkateorioiden yksinkertaisilla sovelluksilla. Yleensä lentokoneen voimanlähde tai moottori saa siiven työntämään ilmaa suurella nopeudella tai nopeudella. Tämä pakottaa valtavat määrät ilmaa siiven alle. Ilman alaspäin suuntautuva liike luo siten nostoliikkeen siiven ympärille.

Lentokoneet luovat työntövoiman, jonka avulla ne voivat liikkua eteenpäin potkurien ja suihkumoottoreiden kautta. Entinen virtalähde toimii kuin jättiläinen tuuletin, joka työntää ilmaa vasten työntövoimaa. Suihkumoottorit käyttävät polttoainetta ja muita energialähteitä työntövoiman luomiseen ja ylläpitämiseen. Lentääkseen lentokoneiden on voitettava luonnollinen vastus, jota ne kohtaavat liikkuessaan ilmassa, joka tunnetaan myös nimellä vastus.