Como o elevador está relacionado à velocidade no ar?

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A elevação produzida por uma asa de avião está relacionada à velocidade do ar - isso é claro; um avião que se move muito lentamente irá parar. Mas qual é essa relação? Linear? Quadrático? Exponencial? Não preciso da equação exata, que certamente é bastante complexa, apenas do caráter da relação.

SF.
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O fato de a equação de levantamento não ser tão complexa é uma das coisas que mais gostei em estudar aerodinâmica. É quando você olhar para isso "coeficiente de sustentação" e como encontrá-lo de que as coisas ficam estranhas ...
Anaximandro

Respostas:

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Quadraticamente.

A página 1 da NASA diz que, como uma aproximação, onde é a velocidade do ar. v

Liftv2
v

NASA página nº 2 diz que, por um cálculo melhor, , onde , e são constantes. Isso é estranho, porque implica que a sustentação não é meramente proporcional a , porque existe o termo lá, assim como o termo .a b c v 2 b v c

Lift=av2+bv+c
abcv2bvc

Mas há uma equação melhor, dada aqui (e aqui ), entre outros lugares: onde é a densidade do ar.ρ

Lift=12ρv2×lift coefficient×area
ρ

Isso é semelhante à fórmula de arrasto.

HDE 226868
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Como já foi mencionado, a principal relação é que o elevador segue o quadrado da velocidade do ar.

Para lhe dar alguma intuição sobre o porquê disso, considere o que uma asa faz. À medida que se move, desvia o ar para baixo. A elevação é a força ascendente da transmissão de impulso descendente no ar pelo qual a asa passa.

Momento é massa vezes velocidade, e força é momento por tempo. À medida que a velocidade do ar aumenta, mais ar por unidade de tempo é empurrado para baixo e mais rápido para baixo. Em outras palavras, a força é (massa / tempo) (velocidade), com massa / tempo e velocidade aproximadamente proporcional à velocidade do ar; portanto, a força é proporcional ao quadrado da velocidade do ar.

Olin Lathrop
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Além da equação básica ( ), o coeficiente de sustentação varia com a velocidade se a faixa de velocidade de preocupação for grande o suficiente, por exemplo, o número de Reynolds muda consideravelmente (talvez 2-3 vezes). O número de Reynolds afeta , especialmente para valores mais altos de .C G C GL=CL0.5ρV2Ref AreaCLCL

Gürkan Çetin
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E como isso mudaria para velocidades extremas (e baixa densidade média)? Em particular, estou interessado no que aconteceria com o elevador de um avião espacial ao entrar novamente no LEO; em vez de mergulhar em uma atmosfera densa, expondo-se a um calor extremo de reentrada, seria capaz de deslizar sobre os trechos superiores da atmosfera, deixando seu arrasto desacelerá-lo gradualmente e apenas "afundando" tanto quanto perde a força com velocidade (e restaurando como a atmosfera fica densa o suficiente para fornecer mais sustentação)
SF.
Oh, este é um tópico muito incomum. Eu acho que isso merece uma pergunta por si só, provavelmente também irá atrair mais interesse.
Gürkan
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É tudo baseado na pressão do ar. A elevação requer velocidade, pois precisa criar gradientes de pressão entre o perfil da asa; portanto, o ar com menor pressão na parte inferior da asa tende a se igualar à pressão na parte superior. Quando você pára, isso significa que você não está mais criando pressão entre as partes superior e inferior do perfil da asa.

É por isso que você tem diferentes geometrias de perfil de asa, para que você possa fazer diferentes faixas de pressão em diferentes escalas de velocidade.

Alessandro Nardinelli
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-1

A elevação é proporcional ao quadrado da velocidade.

Diagrama para relação de Elevação e Velocidade

sayan
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