Значение ПОДЪЁМНАЯ СИЛА в Большой советской энциклопедии, БСЭ

ПОДЪЁМНАЯ СИЛА

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 , 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 Г и, согласно Жуковского теореме , для участка крыла длиной L, обтекаемого плоскопараллельным потоком идеальной несжимаемой жидкости, Y ru ГL, где r - плотность среды, u - скорость набегающего потока.

Поскольку Г имеет размерность [u ×l ] , то П. с. можно выразить равенством Y cy r S u 2 /2обычно 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 2 m (a - a 0 ), где a - угол атаки (угол между направлением скорости набегающего потока и хордой крыла), a 0 - угол нулевой П. с., m - коэффициент, зависящий только от формы профиля крыла, например, для тонкой изогнутой пластины m p . В случае крыла конечного размаха / коэффициент m p / (1 - 2 /l ) , где l 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 a0 также меньше теоретического. Кроме того, с увеличением угла a зависимость су от a ( рис. 2 ), перестаёт быть линейной и величина dcy/d a монотонно убывает, становясь равной нулю при угле атаки aкр, которому соответствует максимальная величина коэффициента П. с. - cymax. Дальнейшее увеличение а ведёт к падению с у 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 ( р в) ; возникает суммарная сила, нормальная к поверхности пластины, составляющая которой, перпендикулярная к скорости набегающего потока, и есть П. с. Для малых М > 1 и малых a 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.

Большая советская энциклопедия, БСЭ.