Aerodynamics yog ib thaj chaw ntawm kev paub uas kawm txog kev txav ntawm huab cua ntws thiab lawv cov teebmeem ntawm lub cev. Nws yog ib feem ntawm hydro- thiab gas dynamics. Kev tshawb fawb nyob rau hauv cheeb tsam no hnub rov qab mus rau ancient sij hawm, mus rau lub sij hawm ntawm invention ntawm xub xub thiab npaj hmuv, uas ua rau nws muaj peev xwm mus xa ib tug projectile ntxiv thiab ntau yog ntawm lub hom phiaj. Txawm li cas los xij, lub peev xwm ntawm aerodynamics tau nthuav tawm tag nrho nrog kev tsim cov tsheb hnyav dua li huab cua muaj peev xwm ya los yog gliding hla qhov kev ncua deb.
Vim thaum ub
Qhov kev tshawb pom ntawm cov cai ntawm aerodynamics nyob rau hauv lub xyoo pua 20th ua rau muaj kev vam meej hauv ntau qhov chaw ntawm kev tshawb fawb thiab thev naus laus zis, tshwj xeeb tshaj yog hauv kev thauj mus los. Raws li nws cov kev ua tiav, cov dav hlau niaj hnub tau tsim, uas ua rau nws muaj peev xwm ua kom txhua lub ces kaum ntawm lub ntiaj teb tuaj yeem nkag mus rau pej xeem.
Thawj qhov hais txog kev sim kov yeej lub ntuj yog pom nyob rau hauv Greek dab neeg ntawm Icarus thiab Daedalus. Txiv thiab tus tub ua tis zoo li noog. Qhov no qhia tau tias ntau txhiab xyoo dhau los tib neeg xav txog qhov muaj peev xwm tawm hauv av.
Nkauj tawm tshiabkev txaus siab nyob rau hauv kev tsim kho ntawm aircraft tshwm sim thaum lub sij hawm Renaissance. Cov kws tshawb fawb mob siab rau Leonardo da Vinci tau mob siab rau ntau lub sijhawm rau qhov teeb meem no. Nws cov ntawv tau paub, uas piav qhia cov ntsiab lus ntawm kev ua haujlwm ntawm qhov yooj yim tshaj plaws nyoob hoom qav taub.
New era
Lub ntiaj teb kev ua tiav hauv kev tshawb fawb (thiab tshwj xeeb hauv aeronautics) tau tsim los ntawm Isaac Newton. Tom qab tag nrho, lub hauv paus ntawm aerodynamics yog ib tug kev tshawb fawb ntawm mechanics, tus tsim ntawm uas yog ib tug kws tshawb fawb Askiv. Newton yog thawj zaug xav txog huab cua nruab nrab raws li ib qho kev sib koom ua ke ntawm cov khoom, uas, khiav mus rau hauv ib qho kev khuam siab, yog lo rau nws los yog elastically reflected. Xyoo 1726, nws tau nthuav tawm txoj kev xav ntawm huab cua tiv thaiv rau pej xeem.
Tom qab ntawd, nws tau pom tias ib puag ncig tiag tiag muaj cov khoom me tshaj plaws - molecules. Lawv tau kawm yuav ua li cas los laij cov kev xav ntawm huab cua kom raug, thiab cov nyhuv "sticking" yog suav tias yog qhov kev xav tsis txaus ntseeg.
Zoo li qhov xav tsis thoob, qhov kev xav no pom tau siv tau ntau pua xyoo tom qab. Nyob rau hauv lub 60s, thaum kaj ntug ntawm lub hnub nyoog ntawm qhov chaw, Soviet designers ntsib teeb meem ntawm xam lub aerodynamic luag ntawm qhovntsej thiaj tsis mob tsheb ntawm ib tug "blunt" spherical duab, uas tsim hypersonic speeds thaum tsaws. Vim tias tsis muaj lub khoos phis tawj muaj zog, nws muaj teeb meem los xam qhov ntsuas no. Kev npaj txhij txog, nws tau pom tias nws muaj peev xwm los laij tus nqi kom raug thiab txawm tias qhov kev faib tawm siab tshaj ntawm sab xub ntiag siv Newton cov qauv yooj yim hais txog qhov cuam tshuam ntawm "loj" ntawm cov khoom mus rau qhov khoom ya.
Kev tsim kho ntawm aerodynamics
FounderHydrodynamicist Daniel Bernoulli piav nyob rau hauv 1738 lub hauv paus kev sib raug zoo ntawm lub siab, ceev thiab tshaj tawm rau incompressible flow, paub niaj hnub no raws li Bernoulli lub hauv paus ntsiab lus, uas yog tseem muaj feem xyuam rau xam cov aerodynamic nqa. Xyoo 1799 Sir George Cayley tau los ua thawj tus neeg los txheeb xyuas plaub lub zog aerodynamic ntawm lub davhlau (qhov hnyav, nqa, luag thiab thrust) thiab kev sib raug zoo ntawm lawv.
Hauv xyoo 1871, Francis Herbert Wenham tau tsim thawj lub qhov av kom raug ntsuas aerodynamic rog. Invaluable scientific theories tsim los ntawm Jean Le Rond d'Alembert, Gustav Kirchhoff, Tswv Rayleigh. Xyoo 1889, Charles Renard, tus kws tshaj lij Fab Kis aeronautical, tau los ua thawj tus neeg los tshawb fawb suav txog lub zog uas yuav tsum tau muaj rau kev ya davhlau.
Los ntawm kev xav mus rau kev xyaum
Nyob rau xyoo pua 19th, cov neeg tsim khoom tau saib lub tis los ntawm qhov kev xav ntawm kev tshawb fawb. Thiab ua tsaug rau txoj kev tshawb fawb ntawm cov txheej txheem ntawm kev ya davhlau, aerodynamics hauv kev ua haujlwm tau kawm, uas tom qab ntawd tau siv rau cov khoom siv dav hlau.
Otto Lilienthal ua tau zoo tshwj xeeb hauv kev tshawb fawb ntawm tis mechanics. Tus tsim lub dav hlau German tsim thiab sim 11 hom gliders, suav nrog lub dav hlau. Nws kuj tau ua thawj lub davhlau ntawm lub cuab yeej hnyav dua li huab cua. Rau lub neej luv luv (46 xyoo), nws tau ua txog 2000 lub davhlau, txhim kho qhov tsim, uas zoo li lub hang glider dua li lub dav hlau. Nws tuag thaum lub Yim Hli 10, 1896, nws tau los ua ib tug tho kevaeronautics, thiab thawj tus neeg raug tsim txom ntawm lub dav hlau poob. Los ntawm txoj kev, German inventor tus kheej muab ib tug ntawm cov gliders rau Nikolai Yegorovich Zhukovsky, ib tug pioneer nyob rau hauv txoj kev tshawb no ntawm aircraft aerodynamics.
Zhukovsky tsis yog sim nrog cov qauv tsim dav hlau xwb. Tsis zoo li ntau tus neeg nyiam ntawm lub sijhawm ntawd, nws feem ntau xav txog tus cwj pwm ntawm huab cua tam sim no los ntawm kev tshawb fawb pom. Xyoo 1904 nws tau tsim lub ntiaj teb thawj lub koom haum aerodynamic ntawm Cachino ze Moscow. Txij li thaum xyoo 1918, nws tau coj TsAGI (Central Aerohydrodynamic Institute).
thawj dav hlau
Aerodynamics yog kev tshawb fawb uas tso cai rau txiv neej kov yeej lub ntuj. Yog tsis tau kawm nws, nws yuav tsis yooj yim sua kom tsim cov dav hlau uas nyob ruaj khov hauv cov huab cua tam sim no. Thawj lub dav hlau hauv peb qhov kev xav ib txwm tau tsim thiab nqa mus rau saum huab cua thaum Lub Kaum Ob Hlis 7, 1903 los ntawm Wright cov kwv tij. Txawm li cas los xij, qhov xwm txheej no tau ua ntej los ntawm kev ua haujlwm zoo theoretical. Cov neeg Amelikas tau mob siab rau ntau lub sijhawm los daws qhov kev tsim ntawm lub tshuab cua hauv qhov cua ntawm lawv tus kheej tsim.
Thaum thawj lub davhlau, Frederick W. Lanchester, Martin Wilhelm Kutta thiab Nikolai Zhukovsky tau nthuav tawm cov kev xav uas piav qhia txog kev ncig ntawm huab cua tam sim no uas tsim kev nqa. Kutta thiab Zhukovsky txuas ntxiv txhim kho txoj kev xav ntawm ob sab ntawm lub tis. Ludwig Prandtl tau txais txiaj ntsig los ntawm kev tsim cov lej thev naus laus zis ntawm kev hloov maj mam aerodynamic thiab nqa lub zog, nrog rau kev ua haujlwm nrog ciam teb txheej.
Teeb meem thiab kev daws
Qhov tseem ceeb ntawm lub dav hlau aerodynamics tau nce raws li lawv qhov nrawm nce. Cov neeg tsim qauv pib khiav mus rau hauv cov teeb meem nrog compressing cua ntawm lossis ze ntawm lub suab nrawm. Qhov sib txawv ntawm cov dej ntws nyob rau hauv cov xwm txheej no tau ua rau muaj teeb meem ntawm kev siv dav hlau, nce rub vim muaj kev poob siab, thiab kev hem thawj ntawm kev ua haujlwm tsis zoo vim aeroelastic flutter. Qhov sib piv ntawm ntws nrawm mus rau qhov nrawm ntawm lub suab hu ua Mach tus lej tom qab Ernst Mach, uas yog ib tus thawj los tshawb xyuas cov khoom ntawm supersonic flow.
William John McQuorn Rankine thiab Pierre Henri Gougoniot ntawm nws tus kheej tsim txoj kev xav ntawm huab cua ntws ua ntej thiab tom qab kev poob siab, thaum Jacob Akeret tau ua haujlwm thawj zaug ntawm kev suav lub nqa thiab rub ntawm supersonic airfoils. Theodor von Karman thiab Hugh Latimer Dryden tau sau lo lus "transonic" los piav txog kev nrawm ntawm Mach 1 ciam teb (965-1236 km / h), thaum kev tawm tsam tau nce sai. Thawj lub suab thaiv tau tawg hauv xyoo 1947 ntawm lub dav hlau Tswb X-1.
Key Features
Raws li txoj cai ntawm aerodynamics, kom paub tseeb tias kev ya hauv ntiaj teb huab cua ntawm txhua yam khoom siv, nws yog ib qho tseem ceeb kom paub:
- Aerodynamic luag (X-axis) tawm los ntawm huab cua tam sim no ntawm ib qho khoom. Raws li qhov ntsuas no, lub zog ntawm cov nroj tsuag hluav taws xob raug xaiv.
- Nqa lub zog (Y-axis), uas muab kev nce siab thiab tso cai rau lub cuab yeej ya horizontally mus rau saum npoo ntawm lub ntiaj teb.
- Lub sijhawm ntawm aerodynamic rog nrog peb txoj haujlwm sib koom tes ua haujlwm ntawm cov khoom ya. tseem ceeb tshaj plawsyog lub sijhawm ntawm lub zog sab nraud raws Z-axis (Mz) qhia thoob plaws lub dav hlau (raws li txoj kab tis). Nws txiav txim siab txog qib ntawm kev ruaj ntseg ntev (txawm tias lub cuab yeej yuav "dhia" lossis tsa nws lub qhov ntswg thaum ya).
Kev faib tawm
Aerodynamic kev ua tau zoo yog cais los ntawm cov huab cua ntws thiab cov khoom, suav nrog kev ceev, compressibility thiab viscosity. Sab nraud aerodynamics yog kev kawm txog kev ntws ntawm cov khoom ntawm ntau yam duab. Piv txwv yog ntsuas qhov nqa thiab kev vibrations ntawm lub dav hlau, nrog rau cov kev poob siab uas ua rau pem hauv ntej ntawm lub qhov ntswg missile.
Internal aerodynamics yog kev kawm ntawm airflow txav los ntawm kev qhib (kuj) hauv cov khoom khoom. Piv txwv li, nws suav nrog kev kawm txog kev ntws los ntawm lub tshuab dav hlau.
Aerodynamic kev ua tau zoo kuj tuaj yeem faib raws li kev khiav ceev:
- Subsonic hu ua qhov nrawm dua qhov nrawm ntawm lub suab.
- Transonic (transonic) - yog tias muaj qhov nrawm hauv qab thiab siab dua qhov nrawm ntawm lub suab.
- Supersonic - thaum lub nrawm nrawm dua li qhov nrawm ntawm lub suab.
- Hypersonic - qhov nrawm nrawm dua li qhov nrawm ntawm lub suab. Feem ntau cov lus txhais no txhais tau tias nrawm nrog Mach tus lej saum toj 5.
Helicopter aerodynamics
Yog tias lub hauv paus ntsiab lus ntawm lub dav hlau ya dav hlau yog raws li lub zog nqa thaum lub sij hawm txhais lus tawm ntawm lub tis, ces lub nyoob hoom qav taub, zoo li nws yog, tsim nqa los ntawm nws tus kheej vim yog kev sib hloov ntawm cov hniav hauv axial tshuab hom (uas yog, tsis muaj translational ceev). Ua tsaug rauNrog rau qhov tshwj xeeb no, lub nyoob hoom qav taub tuaj yeem txav mus rau saum huab cua hauv qhov chaw thiab ua kom muaj zog maneuvers nyob ib ncig ntawm lub axis.
Lwm daim ntawv thov
Ib txwm, aerodynamics tsis yog siv rau lub dav hlau xwb. Huab cua tiv thaiv tau ntsib los ntawm txhua yam khoom txav hauv qhov chaw hauv cov pa roj thiab kua nruab nrab. Nws paub tias cov neeg nyob hauv dej - ntses thiab tsiaj txhu - muaj cov duab zoo nkauj. Ntawm lawv cov piv txwv, koj tuaj yeem taug qab aerodynamics hauv kev nqis tes ua. Tsom ntsoov rau lub ntiaj teb tsiaj, tib neeg kuj ua rau cov dej thauj tau taw qhia lossis teardrop-puab. Qhov no siv tau rau cov nkoj, nkoj, submarines.
Lub tsheb muaj kev tiv thaiv huab cua tseem ceeb: nws nce raws li qhov nrawm nrawm. Yuav kom ua tiav aerodynamics zoo dua, cov tsheb tau muab cov duab zoo. Qhov no muaj tseeb tshwj xeeb rau cov tsheb kis las.
