الديناميكا الهوائية. الإطار الميزات الديناميكية الهوائية

الديناميكا الهوائية – حقل المعرفة ، دراسة حركة تدفق الهواء وتأثيرها على المواد الصلبة. فرعي المائية و gasdynamics. دراسات في هذا المجال تعود إلى العصور القديمة إلى الوقت من اختراع السهام نسخة من الخطة ، مما أبعد وأكثر دقة في إرسال قذيفة إلى الهدف. ومع ذلك ، فإن احتمال الديناميكا الهوائية تم الكشف بشكل كامل مع اختراع أثقل من الهواء ، قادرة على الطيران أو خطة مسافة كبيرة.

العصور القديمة

اكتشاف قوانين الديناميكا الهوائية في القرن 20 ساهم في قفزة رائعة في العديد من مجالات العلوم والتكنولوجيا ، وخاصة في قطاع النقل. إنجازاتها إنشاء الطائرات الحديثة ، مما يسمح لك لتبادل تقريبا أي منطقة من كوكب الأرض.

أول ذكر من محاولة غزو السماء وجد في الأسطورة اليونانية عن ايكاروس و ديدالوس. الأب والابن بني أجنحة تشبه الطيور. هذا يشير إلى أن الآلاف من الناس منذ سنوات فكرت في إمكانية الحصول على بعيدا عن الأرض.

آخر موجة من الاهتمام في بناء الطائرات نشأت في عصر النهضة. عاطفي الباحث ليوناردو دا فينشي قضيت الكثير من الوقت في هذه المشكلة. المعروف السجلات التي يتم فيها شرح مبادئ عملية بسيطة هليكوبتر.

العهد الجديد

الطفرة العالمية في العلوم (الطيران على وجه الخصوص) جعلت إسحاق نيوتن. بعد كل شيء, أساس الديناميكا الهوائية على أساس شامل في علم الميكانيكا ، مؤسس الذي كان العالم الإنجليزي. نيوتن الأول تعتبر البيئة تكتل من جزيئات معا وتسابق على عقبة أو التمسك بها ، إما مطاطيا ينعكس. في 1726 قدم نظرية مقاومة الهواء.

المزيد

أساليب التدريس التفاعلية في جامعة

أساليب التدريس التفاعلية هي واحدة من أهم وسائل تحسين التدريب المهني من الطلاب في التعليم العالي. المعلم هو الآن لا يكفي أن تكون ببساطة المختصة في الانضباط ، وإعطاء المعرفة النظرية في الفصول الدراسية. تحتاج بعض نهج مختلف الحديثة في العملية التعليمية.ن...

سكان البرازيل

 البرازيل الذي أعداد السكان في المرتبة الخامسة المرتبة الثانية بعد الهند والصين وإندونيسيا وأمريكا – متنوعة جدا البلد. لعدة مئات من السنين الأمة أصبح من أهم العرقية-الثقافية والتعليم. سكان البرازيل هو أكثر من مائة القوميات والشعوب. في هذا ...

مستعمرة من بريطانيا العظمى

مستعمرة من بريطانيا – العديد من المناطق في جميع أنحاء العالم ، الذين تم القبض عليهم ، تؤخذ تحت الحماية أو بعض الوسائل المكتسبة بين 16 و 18 قرون واحدة من أقوى الإمبراطوريات في الماضي – البريطانية. وكان الهدف من التنمية الإقليمية. خلال الفت...

واتضح في وقت لاحق أن البيئة حقا يتكون من جزيئات صغيرة جدا-الجزيئات. انعكاسية من الهواء لحساب بما فيه الكفاية بدقة ، وتأثير "الشائكة" من النظر الافتراض لا أساس له.

من المستغرب أن هذه النظرية قد وجدت التطبيق العملي قرون في وقت لاحق. في 60s في فجر عصر الفضاء السوفياتي المصممين تواجه مشكلة حساب الديناميكا الهوائية لاندرز “حادة” كروية الشكل, الهبوط النامية تفوق سرعتها سرعة الصوت. بسبب عدم وجود أجهزة قوية لحساب هذا المؤشر إشكالية. فجأة أصبح من الواضح أن دقة حساب قيمة المقاومة بتوزيع الضغط على الجزء الأمامي من صيغة بسيطة من نيوتن بشأن تأثير "الشائكة" من الجسيمات إلى جسم طائر.

الديناميكا الهوائية التنمية

مؤسس الهيدروناميكا ، دانييل برنولي هو موضح في 1738 العلاقة الأساسية بين ضغط كثافة و سرعة غير قابل تدفق المعروفة اليوم باسم مبدأ برنولي الذي ينطبق أيضا على حسابات القوة الهوائية من المصعد. في عام 1799 ، السير جورج كيلي أصبح أول شخص تعرفت على أربعة الهوائية قوات الطيران (الوزن, رفع, سحب التوجه) ، وكذلك العلاقات بينهما.

في عام 1871 ، فرانسيس هربرت ينهام إنشاء أول نفق الرياح بدقة قياس القوى الهوائية. لا تقدر بثمن نظريات علمية وضعت قبل جان لو روندون من d ' alembert ، غوستاف كيرشوف ، اللورد رايلي. في عام 1889 ، تشارلز رينارد الفرنسي مهندس في الطيران, كان الرجل الأول الذي علميا حساب الطاقة اللازمة للطيران المستمر.

النظرية إلى الممارسة

في القرن 19 ، المخترعين بدا في الجناح من وجهة نظر علمية. وبفضل البحوث آلية تحليق الطيور دراسة الديناميكا الهوائية في العمل ، التي تم تطبيقها في وقت لاحق الاصطناعي الطائرة.

ولا سيما في الدراسات اليات الجناح نجحت أوتو ليلينتال. الألمانية مصمم الطائرات التي تم إنشاؤها واختبارها 11 أنواع من الطائرات الشراعية ، بما في ذلك السطحين. كما أنها أول رحلة في آلة أثقل من الهواء. في حياة قصيرة نسبيا (46 عاما) كان قد أدلى به حوالي 2000 رحلات باستمرار على تحسين تصميم أكثر مثل طائرة شراعية من الطائرة. قتل خلال رحلة روتينية في 10 أغسطس عام 1896 ، وأن تصبح رائدة في مجال الملاحة الجوية ، و أول ضحية من ضحايا الحادث. بالمناسبة واحدة من الطائرات الشراعية ، المخترع الألماني سلم شخصيا رائد في دراسة الديناميكا الهوائية للطائرات إلى جوكوفسكي نيكولاي Yegorovich.

زوكوفسكي ليس فقط جربت مع الطائرات. على عكس العديد من المتحمسين الوقت, أولا, واعتبر سلوك تدفق الهواء من وجهة نظر علمية. في عام 1904 ، أسس أول معهد الديناميكية الهوائية في Kachino بالقرب من موسكو. 1918 كان رئيس TSAGI (وسط Aerohydrodynamic المعهد).

أول طائرة

الديناميكا الهوائية-العلم الذي يسمح الرجل لقهر السماء. دون دراسة ذلك ، فإنه سيكون من المستحيل بناء الطائرات ، تسير بخطى ثابتة في تدفق الهواء. أول طائرة بالمعنى المعتاد ، المصنعة وأخذ الهواء في 7 كانون الأول / ديسمبر 1903 الأخوان رايت. ومع ذلك ، فإن هذا الحدث كان يسبقه نظرية شاملة. الأمريكان قضيت الكثير من الوقت في التصحيح التصميمطائرة شراعية في نفق الرياح من تصميمها الخاص.

خلال أول رحلات, Frederick W. Lanchester مارتن فيلهلم Kutta ، نيكولاي جوكوفسكي قد طرح نظرية أن أوضح الدورة الدموية تدفق الهواء ، وخلق قوة الرفع. Kutta و جوكوفسكي استمر في وضع ثنائي الأبعاد نظرية الجناح. لودفيغ Prandtl الفضل في تطوير نظرية رياضية رقيقة الجنيح و رفع القوى ، وكذلك العمل مع طبقات الحدود.

مشاكل و حلول

أهمية الديناميكا الهوائية للطائرات زادت مع زيادة السرعات. بدأ المصممين أن تواجه التحديات المرتبطة ضغط الهواء بسرعة قريبة من أو أكبر من سرعة الصوت. الاختلافات في التدفقات في ظل هذه الظروف أدت إلى مشاكل في السيطرة على الطائرات تزيد من المقاومة بسبب موجات الصدمة وخطر انهيار الهيكلية بسبب aeroelastic رفرفة. نسبة سرعة تدفق سرعة الصوت كان اسمه عدد ماخ اسمه إرنست ماخ ، الذي كان واحدا من أول استكشاف خصائص تفوق سرعتها سرعة الصوت التدفق.

وليام جون Macquorn رانكين و بيير هنري Hugoniot بشكل مستقل عن بعضها البعض وضعت نظرية تدفق الهواء قبل وبعد موجة الصدمة ، في حين جاكوب ، Ackeret أجرت العمل الأولي على حساب رفع والمقاومة من الصوت الجنيح. تيودور فون جيب و هيو لاتيمر درايدن قدم مصطلح "أسرع من الصوت" لوصف السرعات على الحدود من 1 ماخ (965-1236 كم/ساعة) عند المقاومة ينمو بسرعة. للمرة الأولى حاجز الصوت كانت مكسورة في عام 1947 من قبل الطائرة Bell X-1.

الميزات الرئيسية

وفقا لقوانين الديناميكا الهوائية ، لضمان الطيران في الغلاف الجوي للأرض أي آلة من المهم أن نعرف:

• الهوائية المقاومة (X-axis) التي تمارسها تدفق الهواء على الكائن. على أساس هذه المعلمة المحددة في توليد الكهرباء.
• قوة الرفع (Y-axis), توفير الصعود والسماح آلة تطير أفقيا على سطح الأرض.
• لحظات من القوات الهوائية على ثلاثة محاور بناء على جسم طائر. أهم لحظة القوى الجانبية على Z-محور (Mz) يتم توجيهها عبر الطائرة (تقليديا على طول خط الجناح). وتعرف درجة من الاستقرار الطولي (إذا كان الجهاز “الغوص” أو يمكن أن تتحول أنفك حتى عندما تحلق).

التصنيف

الخصائص الديناميكية الهوائية تصنف حسب شروط و خصائص تدفق الهواء ، بما في ذلك سرعة الانضغاطية و اللزوجة. الخارجية الديناميكا الهوائية-دراسة تدفق حول الأجسام الصلبة من مختلف الأشكال. ومن الأمثلة على ذلك التقييم من رفع و اهتزاز الطائرة ، وموجات الصدمة التي تشكلت في مقدمة الأنف من الصواريخ.

الداخلية الديناميكا الهوائية – دراسة تدفق الهواء تتحرك من خلال الثقوب (الممرات) في الأجسام الصلبة. على سبيل المثال ، وهو يغطي دراسة التدفقات من خلال محرك طائرة.

أداء الهوائية يمكن أيضا أن تصنف وفقا لسرعة تدفق:

• دون سرعة الصوت المكالمة بسرعة أقل من سرعة الصوت.
• أسرع من الصوت (أسرع من الصوت) – إذا كان هناك سرعات كل من تحت و فوق سرعة الصوت.
• الأسرع من الصوت – عند معدل تدفق أكبر من سرعة الصوت.
• تفوق سرعتها سرعة الصوت-سرعة تدفق أكبر بكثير من سرعة الصوت. عادة, هذا تعريف السرعة المتوسطة مع أرقام ماخ فوق 5.

الديناميكا الهوائية للطائرات الهليكوبتر

إذا كان مبدأ رحلة للطائرة بناء على قوة الرفع عند الحركة إلى الأمام تمارس على جناح طائرة هليكوبتر كما لو انه يخلق قوة الرفع بسبب دوران شفرات في محوري وضع الاجتياح (أي دون سرعة إلى الأمام). مع هذه الميزة ، المروحية قادرة على تحوم في المكان وأداء حيوية المناورات حول محور.

استخدامات أخرى

وبطبيعة الحال ، الديناميكا الهوائية تنطبق ليس فقط على الطائرات. مقاومة الهواء هو من ذوي الخبرة من قبل جميع الأجسام المتحركة في الفضاء في المتوسطة والغاز السائل. ومن المعروف أن المخلوقات المائية-الأسماك والثدييات-تمتلك أنيق الأشكال. على سبيل المثال, يمكنك تتبع الديناميكا الهوائية في العمل. مع التركيز على الحياة البرية ، الناس أيضا جعل نقل المياه إلى أو على شكل دمعة. وهذا ينطبق على السفن والقوارب والغواصات.

خبرة كبيرة مقاومة الهواء للسيارة: أنه يزيد مع زيادة السرعة. لتحقيق أفضل الديناميكا الهوائية تعطي السيارة شكل مبسط. هذا ينطبق بشكل خاص على السيارات الرياضية.