В 1738 г. швейцарский ученый Даниил Бернулли вывел закон, названный его именем. Согласно этому закону при возрастании скорости потока жидкости или газа статическое давление в них падает и наоборот, при снижении скорости – возрастает.

В 1904 году русский ученый Н.Е. Жуковский разработал теорему о подъемной силе, действующей на тело, обтекаемое плоскопараллельным потоком газа или жидкости. Согласно этой теореме, на тело (крыло), находящееся в движущейся жидкостной или газовой среде, действует подъемная сила, значение которой зависит от параметров среды и тела. Главным результатом работы Жуковского стала формула коэффициента подъемной силы.

 

Подъемная сила

Профиль крыла самолета несимметричен, верхняя его часть является более выпуклой, чем нижняя. При движении самолета скорость воздушного потока, проходящего сверху крыла, оказывается выше скорости потока, проходящего снизу. В результате этого (по теореме Бернулли) давление воздуха под крылом самолета становится выше давления над крылом. Вследствие разности этих давлений возникает подъемная сила (Y), толкающая крыло вверх. Ее значение равно:

Y = Cy*p*V²*S/2, где:

— Cy – коэффициент подъемной силы;

— p – плотность среды (воздуха) в кг/м³;

— S – площадь в м²;- V – скорость потока в м/с.

 

Под действием разных сил

На самолет, движущийся в воздушном пространстве, действуют несколько сил:

— сила тяги двигателя (винтового или реактивного), толкающая самолет вперед;

— лобовое сопротивление, направленное назад;

— сила притяжения Земли (вес самолета), устремленная вниз;

— подъемная сила, толкающая самолет вверх.

Значение подъемной силы и лобового сопротивления зависит от формы крыла, угла атаки (угла, под которым поток встречает крыло) и от плотности воздушного потока. Последняя в свою очередь зависит от скорости движения самолета и от атмосферного давления воздуха.

При разгоне самолета и увеличении его скорости, подъемная сила возрастает. Как только она превышает вес самолета, он взлетает вверх. При горизонтальном движении самолета с постоянной скоростью все силы являются уравновешенными, их результирующая (суммарная сила) равна нулю.

Форма крыла подбирается такой, чтобы лобовое сопротивление было как можно меньше, а подъемная сила – как можно больше. Подъемную силу можно увеличивать, повышая скорость движения и площадь крыльев. Чем выше скорость движения, тем меньшей может быть площадь крыльев и наоборот.