Підйомна сила крила літака.
302. «Як виникає підйомна сила крила літака?» Це питання зустрічається в багатьох підручниках фізики. При відповіді зазвичай посилаються на рівняння Бернуллі. Але чи дійсно це єдина або хоча б основна причина? Якщо профіль крила зроблений в повній відповідності з рівнянням Бернуллі, то як же літак може летіти «догори ногами» (рис.)?
![Як виникає підйомна сила крила літака, fizportal (виникає) Як виникає підйомна сила крила літака, fizportal](https://images-on-off.com/images/139/kakvoznikaetpodemnayasilakrilasamoletafi-06861941.jpg)
Звичайне пояснення зводиться до того, що швидкість повітряного потоку над крилом більше, ніж під крилом, і, отже, відповідно до рівняння Бернуллі тиск під крилом виявляється більшим, ніж над ним. В результаті і виникає підйомна сила. А чому над крилом повітря рухається швидше, ніж під ним? Струмені повітря зверху і знизу повинні обігнути крило за одне і те ж час; значить, верхня струмінь повинна пройти більший шлях, тому вона рухається швидше. Цим звичайна відповідь вичерпується. Але чому верхня струмінь повинна обігнути крило за той же час, що і нижня? Це пояснюється рідко. До речі, в дійсності верхній і нижній потоки повітря огинають крило за різний час. Звідки ж береться підйомна сила крила?
відповідь:
Повітря, що обтікає крило, рухається над крилом швидше, ніж під крилом. Отже, тиск під крилом більше, ніж над крилом, в результаті чого і виникає підйомна сила. З джерел, на які ми посилаємося, не завжди можна зрозуміти, чи можна застосувати в даному випадку рівняння Бернуллі чи ні. Це рівняння безпосередньо випливає з закону збереження енергії. Так як на повітряний потік, що обтікає крило, впливають також адгезія ( «прилипання») і в'язкість повітря (а обидва ці ефекту супроводжуються вчиненням роботи в повітряному потоці), то це рівняння, здавалося б, застосовувати не можна. Однак їм все ж можна скористатися, якщо врахувати в'язкість і адгезію, вважаючи, що на додаток до безвихрових обтіканню крила повітряним потоком існує ще якийсь кільцевої потік, що прилягає до крила (який спрямований вперед під крилом і назад над ним). Таке накладення кільцевого і лінійного потоків розглядається в роботах кутти і Жуковського про підйомної сили крила.
Таке обтікання крила виникає завдяки відриву від крила вихорів, які утворюються на лінії зустрічі потоків, що йдуть над і під крилом.
Над крилом швидкість циркуляції складається зі швидкістю лінійного потоку, в результаті швидкість повітря збільшується.
Під крилом циркуляція спрямована проти лінійного потоку, і швидкість повітря зменшується. Тоді в силу рівняння Бернуллі тиск над крилом виявляється менше, ніж під крилом, тому виникає підйомна сила. Як бачимо, рівняння Бернуллі в даному випадку можна застосовувати тільки з певними застереженнями й уточненнями.
Справжня підйомна сила крила, відповідно до теорії кутти і Жуковського, розраховується шляхом визначення зміни імпульсу повітряного потоку при його відхиленні циркуляційним потоком. Відповідно до закону Ньютона сила, необхідна для відхилення повітряного потоку вниз, дорівнює по модулю підйомної сили крила.