Ngày nay, di chuyển bằng đường hàng không đã trở nên quá phổ biến và chắc hẳn nhiều người trong chúng ta đã từng đi máy bay. Thế nhưng, không phải ai cũng biết được nguyên lý hoạt động để máy bay cất cánh nâng mình lên khỏi mặt đất.
- Vì sao máy bay thương mại thường bay ở độ cao trên 10.000m?
Mỗi chiếc máy bay thương mại hiện nay nặng cả trăm tấn, trở thành phương tiện di chuyển phổ biến trên thế giới. Nhưng nhiều người vẫn tự hỏi, làm sao máy bay cất cánh sau khi chạy một đoạn trên đường băng và làm cách nào để giữ cân bằng trên không trung.
Cất cánh nhờ lực nâng khí động lực học
Các máy bay phản lực được trang bị động cơ gắn ở 2 cánh. Không khí trộn với nhiên liệu được đốt cháy, sản phẩm khí sau đó thoát ra sẽ tạo lực đẩy máy bay tiến về phía trước. Khi chuyển động, máy bay chịu tác dụng của 4 lực theo các hướng khác nhau gồm: lực kéo cản của không khí, lực hấp dẫn, lực đẩy của động cơ và lực nâng.
Trong số này, mọi người thường không biết rõ về lực nâng khí động lực học. Nó được giải thích như sau. Khi máy bay chạy trên đường băng, dòng khí chảy bao quanh cánh máy bay tạo ra sự chênh lệch áp suất giữa mặt đất và mặt trên cánh.
Kết quả của quá trình đã tạo ra lực nâng máy bay theo hướng từ dưới đất đẩy lên trời. Tốc độ di chuyển càng nhanh, lực đẩy này càng lớn cho tới khi thắng được trọng lực, giúp nâng máy bay lên không trung.
| Máy bay chịu tác dụng của 4 lực theo các hướng khác nhau gồm: lực kéo cản của không khí, lực hấp dẫn, lực đẩy của động cơ và lực nâng. |
Để tạo lực nâng khí động lực học, thiết diện cánh máy bay phải không đối xứng qua trục chính và đường biên của mặt trên phải lớn hơn mặt dưới. Chính thiết kế đặc biệt của 2 cánh khiến tốc độ dòng không khí lướt trên cánh lớn hơn nhiều so với tốc độ dòng khí dưới cánh, tạo chênh lệch áp suất bên trên và bên dưới, từ đó sinh ra lực nâng. Lực này tỷ lệ với bình phương vận tốc và diện tích cánh máy bay.
Nhưng khi đã cất cánh, máy bay làm cách nào để cân bằng lực này với trọng lực?
| Đầu máy bay chúc lên hay chúc xuống sẽ quyết định việc máy bay bay lên hay bay xuống. |
Quá trình máy bay trên không trung
Ngoài cánh nâng chính, máy bay phản lực còn có cánh đuôi ngang [để tạo lực nâng phần đuôi máy bay], cánh tà sau và cánh liệng [là bộ phận cử động được ở phía sau cánh ngang], cánh liệng [thay đổi để khiến lực nâng 2 bên cánh khác nhau], các cánh tà lưng và phanh phí động.
Việc điều chỉnh các cánh này và lực đẩy của động cơ sẽ giúp máy bay giữ thăng bằng trên không trung, cũng như thực hiện nghiêng cánh, đổi hướng sang trái, phải, bay lên bay xuống, thay đổi độ cao khi bay bằng…
Thi Vân [tổng hợp]
Ngày nay, di chuyển bằng đường hàng không đã trở nên quá phổ biến và chắc hẳn nhiều người trong chúng ta đã từng đi máy bay. Thế nhưng, không phải ai cũng biết được nguyên lý hoạt động để máy bay cất cánh nâng mình lên khỏi mặt đất.
Mỗi chiếc máy bay thương mại hiện nay nặng cả trăm tấn, trở thành phương tiện di chuyển phổ biến trên thế giới. Nhưng nhiều người vẫn tự hỏi, làm sao máy bay cất cánh sau khi chạy một đoạn trên đường băng và làm cách nào để giữ cân bằng trên không trung.
Bạn đang xem: Lực nâng cánh máy bay
Định lý Kutta-Joukowski còn gọi là định lý Joukowski hay định lý Giu-cốp-ski là định lý về lực nâng vật thể khi có sự chảy bao quanh của một dòng chất lỏng [khí] lý tưởng song phẳng. Định lý này được xây dựng nên bởi N.E.Joukowski [Н. Е. Жуковский] vào năm 1904.
Phát biểu định lý
"Lực nâng cánh máy bay [có độ sải cánh giới hạn] bằng tích của khối lượng riêng chất lỏng [khí], vận tốc chất lỏng [khí],lưu số của vận tốc dòng chất lỏng [khí] và độ dài đoạn cánh đang xét. Hướng của lực nâng xác định bởi phép quay vec-tơ vận tốc của dòng chất lỏng [khí] ngược với hướng hoàn lưu một góc vuông"
Ở dạng công thức:
F → = − ρ u → ∞ × Γ → l {\displaystyle {\vec {F}}=-\rho {\vec {u}}_{\infty }\times {\vec {\Gamma }}l}-
F
→
{\displaystyle {\vec {F}}}
- lực nâng
-
ρ
{\displaystyle \rho }
- khối lượng riêng chất lỏng [khí]
-
u
→
∞
{\displaystyle {\vec {u}}_{\infty }}
- vận tốc của dòng chất lỏng [khí] ở vô cùng
-
Γ
→
{\displaystyle {\vec {\Gamma }}}
- lưu số [hoàn lưu] vận tốc [vec-tơ có hướng vuông góc với mặt cắt của cánh, hướng của vec-tơ phụ thuộc vào hướng của lưu số]
-
l
{\displaystyle l}
- độ dài đoạn cánh [vuông góc với mặt cắt cánh]
Định lý trên là cơ sở cho việc xây dựng nên lý thuyết về cánh máy bay và chân vịt tàu thủy. Nó cho phép tính toán lực nâng cánh, lực kéo của chân vịt, lực tải trọng của cánh turbin, v.v...
Để xác định lưu số vận tốc của cánh với mép nhọn về phía sau, có thể sử dụng định đề Joukowski-Chaplygin
Trước khi lý thuyết của Joukowski ra đời, lực nâng đã được Newton giải thích, lý thuyết của Newton nói rằng sự va đập với vật thể hình thuôn không liên quan gì đến các hạt không khí. Lý thuyết này làm giảm giá trị của lực nâng cánh.
Joukowski lần đầu tiên công bố vào năm 1904, trong hội nghị toán học ngày 15/11/1905.
Định lý này được đăng trên công trình "Sự rơi trong không khí của các vật quay quanh một trục " và " Về các xoáy kết hợp " [1906].
Nhà khoa học Đức Martin Wilhelm Kutta cũng từng nghiên cứu sâu về lĩnh vực này, vì thế định lý Joukowski còn được biết đến với tên gọi Kutta-Joukowski.
Bài viết này vẫn còn sơ khai. Bạn có thể giúp Wikipedia mở rộng nội dung để bài được hoàn chỉnh hơn.
|
Lấy từ “//vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Định_lý_Kutta-Zhukovsky&oldid=68467392”