#physics
#физика

Сегодня на нашем англоязычном канале мы с гордостью представляем рекордсмена — самый большой по длительности ролик, в котором рассказываем о возникновении подъёмной силы крыла и разрешаем парадоксы и споры, связанные с этой темой.

И начинаем с дискуссии о том, за счёт чего возникает подъёмная сила — за счёт наличия угла атаки или несимметричности профиля крыла?

Затем разбираемся, как правильно объяснять возникновение подъёмной силы — на основе закона Бернулли, согласно которому за счёт разной скорости обтекания верхней и нижней сторон крыла возникает разность давлений, или же всё дело в том, что крыло отклоняет вниз налетающий на него воздух, и тогда подъёмная сила объясняется на основе законов Ньютона.

Оба эти спора разрешаются экспериментом, для которого мы построили небольшую аэродинамическую трубу.

Далее обсуждаем ещё два интересных вопроса: как возникает подъёмная сила для тонкого изогнутого профиля при нулевом угле атаки, и правда ли, что частицы воздуха, одновременно разошедшиеся по разные стороны крыла на его передней кромке, так же одновременно сойдутся на задней кромке.

Затем разбираем кажущийся парадокс: на дозвуковых скоростях крыло не только отклоняет воздушный поток вниз за задней кромкой, но и заставляет его набегать на переднюю кромку не горизонтально, а снизу вверх.

Переходим к теории крыла Жуковского, и здесь нас ожидает знаменитый парадокс Даламбера, согласно которому тело, движущееся с постоянной скоростью в невязкой несжимаемой жидкости, не испытывает сопротивления, и подъёмная сила в этой модели в точности равна нулю! Этот вывод подтверждает моделирование обтекания цилиндра, тонкого изогнутого и обычного профилей, но при этом обтекание задней кромки крыла оказывается совершенно неправдоподобным.

И мы разбираемся, как с помощью изящного математического приёма Николай Егорович Жуковский решил эту проблему, добавив постоянную циркуляцию воздушного потока вокруг крыла. А мы добавляем циркуляцию на опыте, запуская быстро вращающийся цилиндрический планер из двух одноразовых стаканчиков. И снова моделируем обтекание цилиндра и обычного профиля с помощью программы Vizimag, которая вообще-то рассчитывает здесь картину магнитного поля для сверхпроводника с текущим по нему током в однородном внешнем поле, но результаты можно переносить и в аэродинамику, потому что математические уравнения, описывающие обтекание цилиндра и магнитное поле, совершенно одинаковые!

Но можно ли наблюдать циркуляцию вокруг крыла или это математический фантом? Как она формируется? Ответы на эти и другие вопросы вы сможете увидеть в нашем, не побоюсь этого слова, блокбастере. И да пребудет с вами «Подъёмная сила крыла»!

Устраивайтесь поудобнее, смотрите наш англоязычный выпуск «Airplane wing lift» и не забывайте ставить лайки!

P.S. По этой ссылке можно найти русскоязычную версию ролика и конспект к нему.

[Поддержите нас]