Что (кто) такое Подъёмная сила - определение
Подъёмная сила (аэродинамика); Подъемная сила; Подъемная сила (аэродинамика); Сила подъёмная; Коэффициент подъёмной силы; Коэффициент подъемной силы
ПОДЪЕМНАЯ СИЛА
составляющая полной силы давления жидкой или газообразной среды на движущееся в ней тело; направлена перпендикулярно скорости движения тела.
Подъёмная сила
составляющая полной силы давления жидкой или газообразной среды на движущееся в ней тело, направленная перпендикулярно к скорости тела (к скорости центра тяжести тела, если оно движется непоступательно). Возникает П. с. вследствие несимметрии обтекания тела средой. Например, при обтекании крыла самолёта (рис. 1) частицы среды, обтекающие нижнюю поверхность, проходят за тот же промежуток времени меньший путь, чем частицы, обтекающие верхнюю, более выпуклую поверхность и, следовательно, имеют меньшую скорость. Но, согласно Бернулли уравнению (См. Бернулли уравнение), там, где скорость частиц меньше, давление среды больше и наоборот. В результате давление среды на нижнюю поверхность крыла будет больше, чем на верхнюю, что и приводит к появлению П. с.
Несимметричное обтекание крыла можно представить как результат наложения на симметричное течение циркуляционного потока вокруг контура крыла, направленного на более выпуклой части поверхности в сторону течения, что приводит к увеличению скорости, а на менее выпуклой - против течения, что приводит к её уменьшению. Тогда П. с. Y будет зависеть от величины циркуляции скорости (См. Циркуляция скорости) Г и, согласно Жуковского теореме (См. Жуковского теорема), для участка крыла длиной L, обтекаемого плоскопараллельным потоком идеальной несжимаемой жидкости, Y = ρυГL, где ρ - плотность среды, υ - скорость набегающего потока.
Поскольку Г имеет размерность [υ․l], то П. с. можно выразить равенством Y = cyρSυ2/2 обычно применяемым, в аэродинамике где S - величина характерной для тела площади (например, площадь крыла в плане), су - безразмерный коэффициент П. с., зависящий от формы тела, его ориентации в среде и чисел Рейнольдса Re и Маха М. Значение су определяют теоретическим расчётом или экспериментально. Так, согласно теории Жуковского, для крыла в плоско-параллельном потоке су = 2m (α - α0), где α - угол атаки (угол между направлением скорости набегающего потока и хордой крыла), α0 - угол нулевой П. с., m - коэффициент, зависящий только от формы профиля крыла, например, для тонкой изогнутой пластины m = π. В случае крыла конечного размаха / коэффициент m = π/(1 - 2/λ), где λ = l2/S - удлинение крыла.
В реальной жидкости в результате влияния вязкости величина m меньше теоретической, причём эта разница возрастает по мере увеличения относительной толщины профиля; значение угла α0 также меньше теоретического. Кроме того, с увеличением угла α зависимость су от α (рис. 2), перестаёт быть линейной и величина dcy/dα монотонно убывает, становясь равной нулю при угле атаки αкр, которому соответствует максимальная величина коэффициента П. с. - cymax. Дальнейшее увеличение а ведёт к падению су вследствие отрыва пограничного слоя от верхней поверхности крыла. Величина cymax имеет существенное значение, т.к. чем она больше, тем меньше скорость взлёта и посадки самолёта.
При больших, но докритических скоростях, т. е. таких, для которых М < Мкр (Mkp - значение числа М набегающего потока, при котором вблизи поверхности профиля местные значения числа М = 1), становится существенной сжимаемость газа. Для слабо изогнутых и тонких профилей при малых углах атаки сжимаемость можно приближённо учесть, положив
При сверхзвуковых скоростях характер обтекания существенно меняется. Так, при обтекании плоской пластины у передней кромки на верхней поверхности образуются волны разрежения, а на нижней - Ударная волна (рис. 3). В результате давление рн на нижней поверхности пластины становится больше, чем на верхней (рв); возникает суммарная сила, нормальная к поверхности пластины, составляющая которой, перпендикулярная к скорости набегающего потока, и есть П. с. Для малых М > 1 и малых α П. с. пластины может быть вычислена по формуле 
. Эта формула справедлива и для тонких профилей произвольной формы с острой передней кромкой.
Лит.: Жуковский Н.Е., О присоединенных вихрях, Избр. соч., т. 2, М. - Л., 1948; Лойцянский Л. Г., Механика жидкости и газа, 2 изд., М., 1957; Голубев В. В., Лекции по теории крыла, М. - Л., 1949; Абрамович Г. Н., Прикладная газовая динамика, 2 изд., М., 1953; Ферри А., Аэродинамика сверхзвуковых течений, пер. с англ., М., 1953.
М. Я. Юделович.
Рис. 1. Обтекание профиля крыла самолёта. Скорость νн < νв, давление рн>рв, Y - подъёмная сила крыла.
Рис. 2. Зависимость су от α.
Рис. 3. Схема сверхзвукового обтекания пластинки: νв > ν1, рв < p1; ν2 < νв, р2 > рв; νн < ν1, рн > ν1; ν3> νн, p3 < рн.
Подъёмная сила
Подъёмная си́ла — составляющая полной аэродинамической силы, перпендикулярная вектору скорости движения тела в потоке жидкости или газа, возникающая в результате несимметричности обтекания тела потоком. Полная аэродинамическая сила — это интеграл от давления вокруг контура профиля крыла.
Википедия
Подъёмная сила
Подъёмная си́ла — составляющая полной аэродинамической силы, перпендикулярная вектору скорости движения тела в потоке жидкости или газа, возникающая в результате несимметричности обтекания тела потоком. Полная аэродинамическая сила — это интеграл от давления вокруг контура профиля крыла.
где:
- Y — подъёмная сила,
- P — тяга,
- — граница профиля,
- p — величина давления,
- n — нормаль к профилю
Согласно теореме Жуковского, величина подъёмной силы пропорциональна плотности среды, скорости потока и циркуляции скорости потока.
Приближённо возникновение подъёмной силы можно объяснить тем, что ввиду наличия инерции и вязкости у обтекающего крыло газа при ненулевом угле атаки, газу со стороны положительного угла атаки необходимо ускориться, преодолев инерцию, чтобы догнать «убегающую» поверхность крыла, а с другой стороны сжаться под воздействием набегающей поверхности. В результате имеем следующие составляющие подъёмной силы:
- изменение направления потока газа и его ускорение с одной стороны, замедление с другой и уравновешиваются подъёмной силой согласно закону сохранения импульса.
- разность давлений, соответствующая разрежению с одной стороны крыла и сжатию с другой, обусловливает появление силы, направленной в сторону положительного угла атаки.
Более подробно о связи полей скоростей, давления с инерцией и вязкостью среды можно прочитать в описании уравнений Бернулли и уравнения Навье — Стокса.
Если скорость потока воздуха над крылом больше скорости потока воздуха под крылом, то согласно уравнению Бернулли это соответствует перепаду давлений . Подъёмную силу можно рассчитать по формуле , где — плотность воздуха, — площадь крыла. Обозначив скорость потока воздуха относительно крыла через , а скорость циркуляционного потока через , получим , , — формула Жуковского.
Примеры употребления для Подъёмная сила
1. Мы сделали нечто подобное - и у нашего аппарата подъёмная сила возросла в четыре раза.
2. Без ума не взлетишь По мнению доктора биологических наук, биофизика Александра Дуброва, много лет исследующего уникальные феномены человека, в том числе левитацию, подъёмная сила, противоположная силе тяжести, формируется благодаря сознанию.