Подъемная сила крыла самолета: формула

Прежде чем рассматривать, что же такое подъемная сила крыла самолета и как ее рассчитать, мы представим, что авиалайнер – это материальная точка, которая осуществляет движение по определенной траектории. Для смены этого направления либо силы движения необходимо ускорение. Оно бывает двух видов: нормальное и тангенциальное. Первое стремится поменять направление движения, а второе оказывает влияние на скорость движения точки. Если говорить о самолете, то его ускорение создается за счет подъемной силы крана. Рассмотрим конкретнее это понятие.

Подъемная сила входит в состав аэродинамической силы. Она резко возрастает, когда меняется угол атаки. Таким образом, маневренность воздушного судна заложена непосредственно в подъемной силе.

Содержание

• Подъемная сила крыла самолета: формула
• Что влияет на поднятие самолета в воздух?
• Скорость лайнера при взлете
• Скорость при посадке
• Высота полета самолета
• Что может стать причиной отмены полета самолета?

Подъемная сила крыла самолета: формула

Расчет подъемной силы крыла самолета выполняется при помощи специальной формулы: Y= 0. 5 ∙ Cy ∙ p ∙ V ∙ 2∙ S.

1. Cy – это коэффициент подъемной силы крыла самолета.
2. S – площадь крыла.
3. Р – плотность воздуха.
4. V – скорость потока.

Аэродинамика крыла самолета, которая оказывает влияние на него при полете, вычисляется таким выражением:

F= c ∙ q ∙ S, где:

• C – это коэффициент формы;
• S – площадь;
• q – скоростной напор.

Следует отметить, что кроме крыла, подъемная сила создается при помощи других составляющих, а именно хвостового горизонтального оперения.

Те, кто интересуются авиацией, в частности ее историей, знают, что впервые самолет взлетел в 1903 году. Многих интересует вопрос: почему это случилось так поздно? По каким причинам это не случилось раньше? Все дело в том, что ученые на протяжении долгого времени недоумевали, каким образом высчитать подъемную силу и определить размер и форму крыла воздушного судна.

Если брать закон Ньютона, то подъемная сила пропорциональна углу атаки во второй степени. Из-за этого многие ученые считали, что невозможно изобрести крыло самолета малого размаха, но при этом с хорошими характеристиками. Лишь в конце IXX века братья Райт решили создать конструкцию небольшого размаха с нормальной силой подъема.

Центровка самолета

Что влияет на поднятие самолета в воздух?

Очень многие люди боятся летать на самолетах, потому что не знают, как он летает, от чего зависит его скорость, на какую высоту он поднимается и многое другое. Изучив это, некоторые меняют свое мнение. Каким же образом самолет поднимается вверх? Давайте разбираться.

Присмотревшись к крылу воздушного судна, можно увидеть, что оно не плоское. Нижняя часть гладкая, а верхняя – выпуклая. Благодаря этому, когда увеличивается скорость самолета, изменяется давление воздуха на его крыло. Так как внизу скорость потока небольшая, давление увеличивается. А поскольку вверху скорость увеличивается, давление уменьшается. За счет таких изменений самолет тянется вверх. Такая разница носит название подъемная сила крыла самолета. Этот принцип сформулировал Николай Жуковский в начале 20 века. При начальных попытках отправить судно в воздух применялся данный принцип Жуковского. Нынешние судна осуществляют полет со скоростью 180—250 км/ч.

Скорость лайнера при взлете

Когда лайнер набирает скорость, он непосредственно поднимается вверх. Скорость отрыва бывает разной, она зависит от габаритов самолета. Еще немаловажное влияние оказывает конфигурация его крыльев. Например, знаменитый ТУ-154 летает со скоростью 215 км/ч, а Boeing 747—270 км/ч. Чуть меньше скорость полета у Airbus A 380—267 км/ч.

Если брать средние данные, то сегодняшние лайнеры осуществляют полет со скоростью 230-240 км/ч. Однако скорость может меняться из-за ускорения ветра, массы лайнера, погоды, взлетной полосы и других факторов.

Скорость при посадке

Следует отметить, что посадочная скорость тоже непостоянна, как и взлетная. Она может меняться в зависимости от того, какая модель авиалайнера, какая площадь его, направление ветра и т. п. Но если брать средние данные, то самолет приземляется со средней скоростью 220—240 км/ч. Примечательно, что скорость в воздухе вычисляется относительно воздуха, а не земли.

Высота полета самолета

Многих интересует вопрос: какая высота полета авиалайнеров? Надо сказать, что и в этом случае конкретных данных нет. Высота может быть разной. Если же брать средние показатели, то пассажирские лайнеры летают на высоте 5—10 тыс. метров. Крупные пассажирские самолеты летают с большей высотой — 9—13 тыс. метров. Если самолет набирает высоту выше 12 тыс. метров, то он начинает проваливаться. Из-за того, что воздух разреженный, отсутствует нормальная сила подъема и имеется недостаток кислорода. Именно поэтому не стоит взлетать так высоко, поскольку есть угроза авиакатастрофы. Зачастую самолеты выше 9 тыс. метров не поднимаются. Примечательно, что и чересчур низкая высота негативно сказывается на полете. Например, ниже 5 тыс. метров нельзя летать, так как есть угроза недостатка кислорода, в результате чего снижается мощность двигателей.

Что может стать причиной отмены полета самолета?

Принято считать, что отмена того или иного рейса происходит только из-за неблагоприятной погоды либо неполадок в самом летательном устройстве. Это вовсе не так, отмена рейса может произойти по таким причинам:

• низкая видимость, когда нет никакой гарантии, что пилот сможет посадить самолет в нужном месте. В таком случае лайнер может просто не увидеть взлетно-посадочную полосу, из-за чего может возникнуть авария;
• техническое состояние аэропорта. Бывает, что какие-то оборудования в аэропорту перестали работать или случились неполадки в работе той или иной системы, из-за чего рейс может быть перенесен на другое время;
• состояние самого пилота. Неоднократно случалось такое, что пилот не мог управлять рейсом в нужный момент и появлялась надобность в замене. Ни для кого не секрет, что в лайнере всегда два пилота. Именно поэтому необходимо определенное время, чтобы найти второго пилота. Таким образом, рейс может немного задержаться.

Лишь при полной подготовке и при благоприятных метеорологических условиях можно отправлять воздушное судно в полет. Решение об отправке принимает командир самолета. Он несет полную ответственность за то, чтобы самолет благополучно осуществил авиарейс.

Откуда берется подъемная сила? | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Эх! Взлететь бы!..

У меня дома есть классный рыжий кот. Он «в меру упитан», как и положено уютному домашнему коту и, хотя при этом носится, как электровеник, обладает не совсем кошачьим свойством: побаивается высоты. Летающим котом по этой причине ему увы не быть, но в воздух иногда подняться видимо хочется, хотя бы для того, чтобы запрыгнуть на сервант. Однако избыточный вес этому, к сожалению, не способствует, потому приходится иногда помогать бедному животному, 🙂 то есть поднимать его руками и сажать туда, куда так рвется его душа.

Ну и чего же общего, спросите вы, имеют кот и самолет? Да, вобщем, ничего, за исключением одной очень важной вещи. Они оба имеют вес, который тянет их к земле. И, чтобы подняться кому на сервант, а кому повыше, нужна сила, которая этот вес преодолеет. Для моего семикилограмового кота – это сила моих рук, а вот для многотонной «железной птицы» это всем известная подъемная сила. Откуда же она берется? Все, вобщем, достаточно несложно :-)…

Начнем с «простого начала» :-). Главную роль в этом  деле играет крыло самолета (именно крыло, состоящее из двух консолей, а не крылья, в продолжение моей другой статьи). Для простоты рассмотрим классический аэродинамический профиль крыла.

Аэродинамическая подъемная сила

Воздух, обтекая крыло самолета, разделяется на два потока: над крылом и под ним. Нижний поток протекает себе как ни в чем не бывало, а верхний сужается. Ведь профиль крыла выпуклый сверху! И теперь для того, чтобы в верхнем потоке проходило то же количество воздуха и за такое же время, как и в нижнем, ему нужно двигаться быстрее, ведь сам поток  стал уже. Далее вступает в силу закон Бернулли: чем выше скорость потока, тем давление в нем ниже и, соответственно, наоборот. Этот закон очень просто иллюстрируется. Если взять не слишком узкий  горизонтальный  шланг (рукав) из тонкой прозрачной резины и влить в него воды под небольшим давлением. Что вы увидите? Да ничего особенного, вода просто быстро выльется через другой конец. А вот если на этом другом конце окажется наполовину закрытый кран, то вы сразу увидите, что вода выливается, но медленно и стенки рукава раздулись, то есть скорость потока уменьшилась  и давление возросло.

Итак… При движении в воздушном потоке над крылом давление меньше, чем под ним. Из-за этой разницы возникает подъемная сила. Она выталкивает крыло самолета и, соответственно, сам самолет вверх. Чем скорость выше, тем подъемная сила больше. А если она равна весу, то самолет летит горизонтально. Ну а  скорость зависит от работы двигателя самолета. Между прочим, падение давления над верхней частью крыла можно увидеть воочию.

Конденсация водяного пара над верхней поверхностью крыла в результате резкого падения давления

У резко маневрирующего самолета (обычно это бывает на аэрошоу) над верхней поверхностью крыла возникает что-то вроде струй белой пелены. Это из-за быстрого падения давления конденсируется водяной пар, находящийся в воздухе.

Кстати, не могу удержаться, чтобы не вспомнить еще один простейший, но очень точно иллюстрирующий теорию этого вопроса, школьный опыт. Если взять небольшой узкий лист бумаги за его короткую сторону и, поднеся его ко рту, подуть над листком  горизонтально, то провисший было листок сразу резво поднимется. В этом виновата все та же подъемная сила. Мы дуем над листком – поток ускоряется, значит давление в нем падает, а под листком оно осталось прежним. Оно и поднимает листок в горизонтальное положение. Процесс, принципиально похожий на работу профиля.

Ну, вот, вроде бы и все? Можно лететь? Несмотря на вполне логичное приведенное выше объяснение (на мой взгляд :-)), я бы сказал, что вряд ли :-). Надо понимать, что описанный случай носит все-таки частный характер. Ведь профиль может быть и симметричным, тогда не будет такого распределения давления и разрежения над и под ним.

Кроме того такой профиль может располагаться и под углом к потоку (что чаще всего и бывает). И вот этот самый угол, который называется углом атаки будет играть большую роль в образовании подъемной силы крыла, которая и сама будет носить иной характер. Об этом в следующей статье. И это будет «простое продолжение» :-).

На самом-то деле, конечно, полная теория этого вопроса значительно сложнее и одним законом Бернулли, объясненным на пальцах, здесь не обойдешься. Это уже область физики и аэродинамики, ведь и сама подъемная сила в нашем рассмотренном случае случае – это аэродинамическая сила. В скором будущем мы немного коснемся этой области с ее терминами и понятиями, но более глубокое изучение требует, так сказать, общения с фундаментальными науками.

Постскриптум через год.

20.11.12 Исполнился уже почти год моим сайтописательским увлечениям. И, вот, потребовалось внести некоторое пояснение в эту, одну из самых первых моих статей. Похоже, что люди, прочитавшие ее, этим и ограничиваются. Такой подход неверен, потому что вслед за ней надо обязательно прочитать следующую статью этой же рубрики «Угол атаки и аэродинамические силы…..», написанную практически сразу за первой. Статья «с котом»  🙂 — это упрощенный вариант, и об этом я упоминал (здесь угол атаки равен нулю), это что-то типа введения в аэродинамику (тоже, кстати, максимально упрощенную :-)), поэтому и стиль изложения такой вольный :-). Однако, для правильного понимания вопроса она без второй статьи существовать не может.

Я, по тогдашней неопытности несколько невнятно об этом сказал, и, главное, не поставил ссылку на «простое продолжение»… Ставлю сейчас. Прошу прощения у читателей не слишком сведущих (опытные итак все знают без меня :-))… Буду рад видеть вас у себя на сайте :-)…

Фотографии кликабельны.

This entry was posted in АЭРОДИНАМИКА. ЭЛЕМЕНТАРНО., МИР АВИАЦИИ, САМОЛЕТ and tagged подъемная сила, профиль крыла. Bookmark the permalink.

Как рассчитать свой максимум в одном повторении: Калькулятор максимума в одном повторении

skynesherGetty Images

Выяснение максимального веса, который вы можете толкать, приседать или делать становую тягу — ваш максимум в одном повторении (1ПМ) — имеет смысл, выходящий далеко за рамки простого хвастовства .

«Если вы пытаетесь нарастить силу и мышечную массу для красоты или спорта, то знание вашего 1ПМ просто необходимо», — говорит доктор Николас Гилл, главный тренер сборной Новой Зеландии по регби по силовой и физической подготовке. «Тренируясь с определенным процентом от вашего 1ПМ, вы можете оказывать рассчитанное количество нагрузки на мышцу в течение определенного периода времени. Такая специфичность создаст самую быструю скорость роста мышц».

Готовы ускорить свои успехи? Используйте нашу формулу, чтобы определить свой 1ПМ, а затем сопоставьте свое магическое число с нашими целевыми процентами, чтобы убедиться, что вы тренируете свои мышцы максимально эффективно.

Как рассчитать свой 1ПМ

Рассчитайте свой 1ПМ, используя эту формулу, разработанную Университетом Нью-Мексико. Для верхней части тела найдите максимальный вес, с которым вы можете выполнить жим лежа, становую тягу или присед 4–6 раз, и подставьте его в следующее уравнение: (4–6ПМ x 1,1307) + 0,69.98.

Итак, если вы можете сделать 5 повторений по 60 кг, то по формуле – (60 x 1,1307) + 0,6998 – ваш 1ПМ будет 68,5 кг. Для нижней части тела используйте следующую формулу: (4-6ПМ x 1,09703) + 14,2546.

Просто, да? И теперь, когда вы знаете свой 1ПМ, вы можете выбрать правильный объем и интенсивность тренировок в соответствии с вашими целями. Но если вам нужна помощь в этом, продолжайте читать.

Какой вес вы должны поднимать

Знать, как рассчитать свой 1ПМ — это одно, но знать, как использовать эту информацию, — вот в чем заключается настоящая сила. Ниже Гилл объясняет, как, поднимая различные проценты от вашего 1ПМ, вы можете достичь своих тренировочных целей, независимо от того, хотите ли вы стать больше, сильнее или взрывнее.

50% вашего 1ПМ

Подходит для: Взрывной силы

«Если вы хотите улучшить темп и скорость своих мышц на спортивной площадке, этот вес для вас», — говорит Гилл. «Это особенно хорошо для тех, кому нужно двигаться очень быстро, например, для боксеров».

Используйте это: Идеальная комбинация для каждого спортсмена состоит в выполнении 3-6 подходов по 3-4 повторения взрывных быстрых повторений. Используйте вес, который составляет 50% от вашего 1ПМ. Это научит ваши мышцы быть сильными, мощными и быстрыми, не становясь при этом слишком большими, громоздкими и медленными — отличительными чертами хорошо подготовленного спортсмена.

70% от вашего 1ПМ

Подходит для: выносливости

«Это полезно для спортсменов, которые преодолевают большие расстояния, так как тренирует ваши мышцы, чтобы продолжать движение при переносе умеренных нагрузок», — говорит Гилл.

Используйте это: Если вы тренируетесь на выносливость или просто хотите стать стройнее, используйте отягощения в кругах без отдыха, состоящих из 4-10 упражнений. Сделайте от 12 до 20 повторений. Это сжигает калории и ускоряет метаболизм на срок до 12 часов после тренировки.

80% от вашего 1ПМ

Подходит для: Мышц

«Трудный вес, но такой, который позволяет вам делать достаточное количество повторений», — объясняет Джилл. «Таким образом, вы нагрузите свои мышечные волокна достаточно, чтобы заставить их утолщаться и становиться больше».

Используйте это: Это стандартная практика поднятия тяжестей, поэтому придерживайтесь подходов по 7-12 повторений, чтобы вы могли нагружать свои мышцы достаточно, чтобы заставить их расти больше. Ключевым моментом здесь являются короткие периоды отдыха от 30 до 60 секунд, чтобы полностью нагрузить мышцы.

90% вашего 1ПМ

Подходит для: Силы

«Если вы хотите быстро создать максимальную силу, вам нужно перемещать тяжелые грузы со скоростью», — говорит Гилл. «Спортсмены используют этот вид тренировок».

Используйте это: Во время каждого повторения ускоряйте штангу как можно быстрее, сохраняя контроль и правильную технику. Делайте только 3-4 повторения, затем отдыхайте 2-3 минуты, чтобы восстановиться между подходами 3-4.

95% от вашего 1 ринггита

Подходит для: Силы

«Верхний уровень развития силы, этот вес поможет вам превзойти ваши старые пределы в кратчайшие сроки», — говорит Гилл.

Используйте это: Всегда используйте корректировщика и делайте только 1-3 повторения в подходе, чтобы избежать травм. Тренируйтесь с таким весом только в течение 6–12 недель, иначе ваша нервная система начнет уставать, что может привести к болезни и потребовать некоторого перерыва.

Калькулятор максимума на одно повторение — уровень силы

Рассчитайте свой одноповторный максимум (1ПМ) для любого подъема. Ваш одноповторный максимум — это максимальный вес, который вы можете поднять за одно повторение.
повторение заданного упражнения.

Процент повторения 1ПМ

Поднимите свою силу на новый уровень,
следуйте проверенному плану тренировок

Бусткемп
— это бесплатное фитнес-приложение с лучшими в мире программами тренировок, которые помогут вам нарастить силу и мышцы.