Аэродинамические сила и момент. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Аэродинамические сила и момент - величины, характеризующие силовое воздействие жидкой или газообразной среды на движущееся в ней тело. А. с. и м. зависят от формы и размеров тела, его ориентации по отношению к направлению движения, от его скорости, свойств и состояния среды (жидкости, газа, плазмы), а также от угловых скоростей и ускорения движения. Определение А. с. и м., действующих на тела разл. формы при заданных условиях полёта, является одной из осн. задач аэродинамики.

Силовое воздействие среды на тело сводится к силам давления и трепия, распределённым по поверхности тела. Такая пространственная система сил может быть приведена к равнодействующей этих сил - аэродинамич. силе

ик паре сил с моментом М, наз. аэродинамич. моментом. А. с. и м. определяются ф-лами

где интегралы берутся по всей внеш. поверхности тела

-векторы проекций давления и напряжения трения на нормаль к элементу поверхности

; r - радиус-вектор элемента поверхности, проведённый из точки, относительно к-рой вычисляется момент. В аэродинамике обычно пользуются проекциями А. с. и м. на оси т. н. скоростной и связанной ортогональных правых систем координат.

В скоростной системе координат (рис. 1), к-рой удобно пользоваться при пост. скорости полёта, Х_а - сила лобового или аэродинамического сопротивления есть проекция R_А на ось х_а и направлена противоположно вектору скорости полёта

, Y_а - аэродинамич. подъемная сила и Z_a - аэродинамич. боковая сила - проекции R_А на оси у_а и z_a соответственно. Составляющие аэродинамич. момента M по тем же осям скоростной системы координат будут: M_ха - аэродинамич. момент крена, М_уа - аэродинамич. момент рыскания и M_zа- аэродинамич. момент тангажа. Составляющие момента положительны при совпадении с направлением соответствующей оси.

Рис. 1. Проекции аэродинамической силы и момента в скоростной системе координат;

- угол атаки,

- угол скольжения.

В связанной с летящим телом системе (рис. 2) координат ось х совпадает с продольной осью летат. аппарата и направлена вперёд по его движению.

Рис. 2. Проекции аэродинамической силы и момента в связанной системе координат, обозначения, как на рис. 1.

Разложение M в связанной системе аналогично скоростной, а составляющие R_A по осям этой системы наз. X - аэродинамич. продольной силой, Y - аэродинамич. нормальной силой и Z - аэродинамической поперечной силой.

Литература по аэродинамическим силам и моментам

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.