Наглядный и простой путь к практической аэродинамике Сочетайте ясность современных материалов, насыщенных изображениями, с полнотой традиционных текстов, избавляясь при этом от лишней теории и бесполезных формул. Объясняйте идеи простым языком, используя множество картинок и анимаций, чтобы 3D-дизайн airflow стал интуитивно понятным. Формулы и графики используются только для того, чтобы показать, что от чего зависит и как пилот может на это повлиять, а не для расчетов. X‑Plane 11 будет работать как "песочница" в режиме реального времени для наблюдения за аэродинамическими характеристиками.
Область применения, ориентированная на пилотирование: от свойств воздуха до опасных факторов Изучите свойства воздуха, аэродинамические силы и тягу, а также основные режимы полета: прямолинейный полет, набор высоты, скольжение, повороты, взлет и посадку. Изучите устойчивость и управляемость в продольном, поперечном и направленном направлениях. Справляйтесь со сложными операциями и опасностями: асимметричной тягой, зависаниями и штопорами, турбулентностью и грозовой активностью, а также обледенением.
Где происходит Полет: Тропосфера Атмосфера - это газовая оболочка Земли, простирающаяся более чем на 2000 км, но авиация имеет дело примерно с самыми низкими 15 км. Сосредоточьтесь на тропосфере, которая содержит около 90% воздуха, почти 95% водяного пара и около 90% погодных процессов. Его средняя высота составляет 12-13 км, опускаясь до 7-8 км над полюсами и поднимаясь до 16-17 км над экватором.
Температура падает с высотой и стимулирует циркуляцию воздуха В тропосфере температура снижается почти линейно, примерно на 6,5°C на 1000 м (2°C на 1000 футов). При температуре +15°C на поверхности ожидается примерно 0°C на 2,5 км и примерно от -17 до -18°C на 5 км, достигая примерно -56,5 °C на расстоянии около 11 км. Реальная атмосфера может отклоняться на несколько градусов или даже десятков, но градиент вызывает непрерывную циркуляцию: холодный верхний воздух опускается, теплый нижний воздух поднимается, образуя облака, осадки и ветер.
Давление: Что это такое, как оно измеряется и почему падает Давление - это сила, действующая перпендикулярно поверхности на единицу площади; атмосферное давление создается весом воздуха, находящегося над поверхностью. Ртутный барометр показывает изменения, возникающие при воздействии атмосферы на резервуар и поднятии или опускании столба. С увеличением высоты давление уменьшается из-за ослабления гравитационного притяжения по мере удаления от Земли и разрежения воздуха. В авиации используются три единицы измерения давления: миллиметры ртутного столба, гектопаскали (миллибары) и дюймы ртутного столба.
Плотность: определения, определяющие факторы и роль влажности Плотность - это количество вещества на кубический метр; плотность массы не учитывает внешние силы, в то время как плотность веса включает гравитационное притяжение. Плотность уменьшается с высотой, поскольку воздух становится более разреженным, примерно линейно в нижних слоях атмосферы. Газовые законы связывают эти три фактора: более высокая плотность соответствует более высокому давлению, а более низкая температура увеличивает плотность; влажность снижает плотность, вытесняя воздух водяным паром. Несмотря на то, что воздух на высоте холоднее, давление падает с высотой гораздо быстрее, поэтому общая плотность все равно падает.
Атмосфера международного стандарта как общий ориентир Стандартная атмосфера унифицирует рабочие характеристики и калибровку приборов в авиации. На уровне моря она устанавливает давление на уровне 760 мм рт.ст. (1013 ГПа, 29,92 вдоха), температуру на уровне +15°C и влажность на уровне 0%. Использование общего справочника позволяет пилотам и инженерам сравнивать поведение самолета при одинаковых параметрах полета.
Инерция: Сопротивление воздуха изменениям Инерция - это тенденция материи сопротивляться изменениям в состоянии покоя или равномерного движения, примером чему может служить автомобиль, останавливающийся через сотни метров, в то время как груженому товарному поезду требуется пройти километры. Для воздуха массовая плотность определяет инерционность количественно: более плотный воздух требует большей силы для приведения в движение. Согласно третьему закону Ньютона, воздействие самолета на воздух и реакция воздуха на самолет равны и противоположны друг другу.
Вязкость: Сопротивление сдвигу и сопротивление поверхностному трению Вязкость - это сопротивление жидкости относительному сдвигу ее слоев, когда более быстрые молекулы передают импульс более медленным и наоборот. В полете это проявляется в виде трения о поверхности самолета, возникающего из-за вязкой границы между поверхностью и движущимся воздухом. Вязкость растет с повышением температуры, поскольку увеличиваются скорости молекул и усиливается взаимодействие слоев.
Сжимаемость: Существенна только вблизи Звуковых Скоростей Сжимаемость - это способность воздуха изменять плотность при изменении давления. Это становится важным только при высоких, околозвуковых скоростях (примерно выше 450 км/ч) и тесно связано со звуковыми и сверхзвуковыми полетами. Тема сложная и отложена на потом.
Устойчивый поток, пограничные слои, переход и разделение Устойчивый поток предполагает, что скорость, давление, температура и плотность воздуха не меняются со временем, что позволяет нам четко анализировать закономерности. Ламинарный поток имеет параллельные, упорядоченные потоки; при увеличении скорости или возмущений образуются завихрения, и поток переходит в турбулентный в определенной точке перехода. Пограничный слой толщиной всего в несколько миллиметров прилипает к поверхности с нулевой скоростью у стенки и растет до скорости свободного потока наружу; ламинарные слои имеют низкое трение, турбулентные слои хаотично перемешиваются и увеличивают лобовое сопротивление. Расположение переходного слоя зависит от давления, скорости потока, формы и шероховатости корпуса, а также ориентации, поэтому дизайнеры размещают его сзади на крыльях, чтобы обеспечить больший ламинарный охват. При большем угле атаки или скорости пограничный слой может отделяться от поверхности; ламинарные слои отделяются легче, чем турбулентные.