Гуру, помогите разрешить спор (Попутный ветер)
Уважаемые гуру, я в авиамоделизме совсем недавно, сегодня на ночь глядя, с коллегой по работе возник спор, помогите нам его разрешить…
Исходные данные, самолёт, с аэродинамической формой крыла, в принципе любой реальный. Для поддержания горизонтального полёта, этому самолёту нужна тяга, разгоняющая его до скорости допустим 100 км/час в ИДЕАЛЬНОМ (стоящем на месте воздушном пространстве). Вот с этой скоростью он и движется в этом ИДЕАЛЬНОМ пространстве.
В какой то момент самолёт попадает в воздушный поток, движущийся строго в хвост (т.е. попутный поток, скоростью 200 км/час)
Что произойдёт?
Моё мнение, самолёт начнёт ТЕРЯТЬ высоту! По тому что, нет набегающего потока на крыло, а значит нет подъёмной силы! И в конце концов он упадёт!
Коллега утверждает что самолёт просто полетит с усиленной скоростью и будет чувствовать себя прекрасно…
Реальные самолеты при попутном ветре разгоняются почти до скорости звука(Ту 154, В 737 и т.д.) относительно земли, а относительно потока летят себе преспокойно со своей установившейся скоростью. То есть если 100 км/ч летели то по прибору и будет 100 км/ч хоть при попутном хоть при встречном, а вот путевая скорость будет меняться . На гуру я не претендую, но вроде как вот так))) То бишь упасть не должен…
Реальные самолеты при попутном ветре разгоняются почти до скорости звука(Ту 154, В 737 и т.д.) относительно земли, а относительно потока летят себе преспокойно со своей установившейся скоростью. На гуру я не претендую, но вроде как вот так))) То бишь упасть не должен…
я думаю это только по тому, что скорость ветра никогда не превышает скорости реальных самолётов… но условия задачи несколько иные…
А Вы относительно чего скорость ветра меряете? Ну или свой поток? скорость модели Вы же относительно земли взяли?
Вот если ветер крайне резко поменяется, то последствия естественно будут.
и скорость ветра и скорость самолёта относительно земли…
Задача поставлена некорректно - ключевое слово “попадает”. То есть если ЛА аппарат УЖЕ движется в потоке ОТНОСИТЕЛЬНО него со скоростью 100 а поток при этом движется ОТНОСИТЕЛЬНО земли - 200, - то это статическая задача, в этом случае ЛА по барабану его скорость относительно земли которая будет 300 - ему главное необходимые ему 100 в потоке - и он преспокойно летит. А вот если он летел в неподвижном воздухе и ПОПАЛ в подвижный - то это сложная задача переходного процесса - которая в общем случае - нетривиальная задача ФИЗ-МАТ дифф.-интегр. счисления. Но если после переходного процесса в котором ЛА “умудрился” не упасть , он снова попадает в статический установившийся режим - см. выше. - то спокойно в нем летит, с той же своей скоростью 100 отн. потока. То есть чтобы ответить на поставленный вопрос - нужно решить сначала - как именно он туда попадает, куча параметров среды и границы раздела сред с разными скоростями. Задачка для выпускников МАИ
Куда то в дебри…
Ну допустим что попав в попутный поток ЛА умудрился проскочить “переходные процессы”, получается что поток относительно земли движется со скоростью 200 км/час, самолёт 100 км/час, т.е. скорость самолёта относительно потока МИНУС 100 км/час
Как он будет лететь?
Может для простоты возьмём взлёт? Если скорость ветра попутного ВВП 200 км/час, самолёту для взлёта нужна скорость 100 км/час, но двигатель физически не может развить тягу в 300 км/час, поэтому пока ветер не стихнет он никогда не взлетит…
МИНУС 100 км/час
То есть вы предполагаете что результатом переходного процесса будет (-100 км\ч) ? - не не будет - это не абсолютная точка - на него будет действовать куча сил - от тяги его ДВИЖИТЕЛЯ (бишь винта) - которая тоже в переходном процессе меняется, до различных сил на переходе сред - сколько он потеряет и потеряет ли - вопрос сложного расчета, но при этом безусловно чтобы сохранить свои 100 в потоке - после переходного процесса он должен относительно земли набрать еще 200. Не получится по моему тут упростить задачу и посчитать в голове А-Б=С
развить тягу в 300 км/час
Тяга вообще то в килограммах измеряется, а км\ч - скорость которая набирается в процессе воздействия этой тяги на ЛА - тоже сложный переходной процесс. И какую тягу можно развить зависит от типа движителя, и влияние внешних условий на эту тягу тоже есть (особенно для винта,) но например для реактивного движителя - тяга практически не зависит от того куда и как ветер дует
Вообще наверно задачки по аэродинамике второго курса МАИ , МАЁвцы аууу…
Мы (планеристы, то бишь) эту задачу в хорошем слопе постоянно решаем, на практике.
К примеру, минимальная скорость планера, до наступления срыва (скорость сваливания) 15 м/с, относительно потока (истинная скорость).
В штиль эта скорость будет равна скорости относительно земли (путевая скорость).
Теперь
Ветер дует по нормали к склону. Со скоростью 20 м/с.
При движении от склона (против ветра) планер будет иметь путевую скорость -5 м/с (его будет сносить за гребень), истинную по прежнему 15 м/с
При движении в сторону склона истинная скорость будет все те же 15 м/с, а вот путевая - 35 м/с.
Одна из типовых ошибок при полетах на склонах - потеря истинной скорости при движении к склону (по ветру), когда планер имя высокую путевую скорость имеет минимальную истинную, и срывается в штопор, такое часто происходит на виражах или при движении к склону с истинной скоростью меньшей, чем скорость сваливания.
В связи с чем и существует “новичковое” правило: поворачивать от склона, на ветер.
Если задачу очень сильно упростить, и рассматривать только вектора, то:
при попадании самолета в попутный поток воздуха вектора скоростей сложатся, и путевая скорость самолета будет равна 300 км/ч, а истинная, все те же 100 км/ч.
При попытке взлететь против ветра, вы получите снос самолета (шутливое: если чайки летят задницей вперед - знать дует ветер 😃)
Мне так кажется (с)
PS
Про переходные процессы.
При попадании планера в тот самый переходный процесс он или сломается нафик, или наберет высоту а затем, скорость. Потенциальная энергия - высота на которую его забросит спутный поток, перейдет в кинетическую - истинную скорость, при пикировании. И по кругу …
Спец планера для скоростных полетов на склонах строятся так, чтобы не ломаться.
И тогда получается полет “в роторе”. Сиречь полет возмущенной среде, когда планер получая дармовую энергию от переходных процессов движется со скоростями даааалеко за сотню. Не километров/час, но метров/секунду.
Моё мнение, самолёт начнёт ТЕРЯТЬ высоту! По тому что, нет набегающего потока на крыло, а значит нет подъёмной силы! И в конце концов он упадёт!
Сергей, естественно Вы правы, для любого летательного аппарата летящего благодаря аэродинамической подъемной силе важен набегающий поток. В этом случае скорость потока на верхние поверхности крыла больше, а давление (в соответствии с Бернулли уравнением) меньше, чем на ниж. поверхности. При недостаточном набегающем потоке ( все зависит от площади и профиля крыла непременно происходит срыв.
Коллега утверждает что самолёт просто полетит с усиленной скоростью и будет чувствовать себя прекрасно…
Коллега тоже прав, но это уже применимо не самолетам а к аэростатам…
кажется, некоторые путают то что летает с тем что ездит по земле. Самолет мотором не от земли толкается… он толкается от той среды, в которой летит. Следовательно если среда имеет какую-то скорость, то относительно земли самолет будет разгоняться в плюс к этой скорости, а именно в нашем случае 300км/ч. Ребята, векторная физика это 7 класс. Простой пример - РУ машинка на движущейся беговой дорожке.
Куда то в дебри…
Ну допустим что попав в попутный поток ЛА умудрился проскочить “переходные процессы”, получается что поток относительно земли движется со скоростью 200 км/час, самолёт 100 км/час, т.е. скорость самолёта относительно потока МИНУС 100 км/час
Как он будет лететь?
В этом случае самолет будет лететь 300 км/ч относительно земли и 100 км/ч относительно потока. Самолету то по барабану сколько скорость потока относительно земли, он находится в этом потоке и скорость свою отсчитывает от него.
А вот при таком раскладе взлететь он не сможет.
сможет и взлететь, только полоса длиннее нужна
В симуляторе при сильном ветре можно взлететь и полететь задним ходом 😃
В симуляторе при сильном ветре можно взлететь и полететь задним ходом 😃
Так это при встречном
Если говорить о допущениях в условии, то реально, задача сводится к физике в школе - на платформе стоит аквариум, в аквариуме движется модель.
В этом случае скорость движения платформы никаким образом не может повлиять на поведение модели.
Вот и все.
А если в дебри - тогда это совсем другой расклад.
А если в дебри
На мой взгляд задача не имеет смысла, все процессы в атмосфере далеки от идеальных, и вся суть именно в переходных процессах, на высоте действительно не важна скорость относительно земли, скорее направления и скорости потоков, если указанный ветер резко дунет сзади(как ударная волна) самолет свалится однозначно, а то и развалится, а если он попадет в плавно разогнавшийся поток, то и не почувствует изменений, просто ненадолго скорость чуть упадет(то есть спор больше о переходном процессе, а его условия не заданы)
На мой взгляд задача не имеет смысла, все процессы в атмосфере далеки от идеальных, и вся суть именно в переходных процессах, на высоте действительно не важна скорость относительно земли, скорее направления и скорости потоков, если указанный ветер резко дунет сзади(как ударная волна) самолет свалится однозначно, а то и развалится, а если он попадет в плавно разогнавшийся поток, то и не почувствует изменений, просто ненадолго скорость чуть упадет(то есть спор больше о переходном процессе, а его условия не заданы)
думаю вы правы, дальнейшие холивары бессмысленны…