Слипстрим — это область позади движущегося объекта, в которой след жидкости (обычно воздуха или воды) движется со скоростью, сравнимой со скоростью движущегося объекта, относительно окружающей жидкости, через которую движется объект. [1] Термин « слипстрим » также применяется к аналогичной области , прилегающей к объекту с движущейся вокруг него жидкостью. «Слипстриминг» или « протяжка » работает из-за относительного движения жидкости в слипстриме.
Обзор
Скользящий поток, созданный турбулентным потоком, имеет немного более низкое давление, чем окружающая жидкость вокруг объекта. Когда поток ламинарный , давление позади объекта выше, чем в окружающей жидкости. Форма объекта определяет, насколько силен эффект. В общем, чем более аэродинамичен объект, тем меньше и слабее будет его скользящий поток. Например, коробчатый фронт (относительно движения объекта) будет сталкиваться с частицами среды с высокой скоростью, передавая больше импульса от объекта к жидкости, чем более аэродинамичный объект. Пулевидный профиль вызовет меньшую турбулентность и создаст более ламинарный поток .
Коническая задняя часть позволит частицам среды воссоединиться легче и быстрее, чем усеченная задняя часть. Это уменьшает эффект низкого давления в потоке воздуха, но также увеличивает поверхностное трение (в инженерных конструкциях эти эффекты должны быть сбалансированы).
Слипстриминг
Термин «slipstreaming» описывает объект, движущийся внутри слипстрима другого объекта (чаще всего объектов, движущихся по воздуху, но не обязательно летящих). Если объект следует за другим объектом, двигаясь с той же скоростью, то заднему объекту потребуется меньше мощности для поддержания своей скорости, чем если бы он двигался независимо. Этот метод, также называемый драфтингом, может использоваться велосипедистами.
Следование в потоке воздуха за другим транспортным средством, или «вытягивание», позволяет значительно повысить топливную экономичность за счет снижения атмосферного сопротивления . Типичным примером являются колонны грузовиков , движущиеся по шоссе в один ряд из нескольких транспортных средств. В ходе испытаний было показано, что это обеспечивает значительную экономию топлива. [2] Водители автогонок также вытягивают воздух, чтобы сэкономить топливо, чтобы получить конкурентное преимущество за счет сокращения частоты остановок для дозаправки или, что чаще, чтобы набрать более высокую скорость перед тем, как выехать и попытаться обогнать другого водителя. Например, водитель пытается обогнать водителя, движущегося впереди, поэтому он следует за водителем, движущимся сзади, водитель, движущийся сзади, получает поток воздуха, в результате чего весь автомобиль набирает большую скорость, чем водитель, движущийся впереди.
Связанный эффект, используемый для подъемной силы, а не для снижения сопротивления, — это вихревой серфинг для воздушных объектов. Расширенные формации ( V-образная формация ) или «мотки», в которых летают многие перелетные птицы (особенно гуси ), позволяют птицам (за исключением, конечно, птицы впереди) использовать вихревой серфинг, чтобы воспользоваться вихрями друг друга . [3] Другие птицы (например, бакланы ), которые обычно летают в тесном строю, даже на коротких расстояниях, вероятно, также используют этот эффект. Использование устройств на законцовках крыльев для уменьшения индуцированного сопротивления, вызванного вихрями на законцовках крыльев , было испытано для самолетов и может сэкономить 10%–29% топлива. [4] [5] [6]
Спиральный поток воздуха
Спиральный скользящий поток , также известный как propwash , prop wash или spiraling slipstream , представляет собой спиралевидный скользящий поток, образующийся за вращающимся пропеллером на самолете . Наиболее заметным эффектом, возникающим в результате образования спирального скользящего потока, является тенденция к рысканию носом влево на низкой скорости и полном газе (в самолетах с осевой линией тяги с вращающимся по часовой стрелке пропеллером). Этот эффект вызван скользящим потоком, действующим на хвостовой киль самолета: скользящий поток заставляет воздух вращаться вокруг продольной оси самолета, и этот поток воздуха оказывает силу на хвостовой киль, толкая его вправо. Чтобы противодействовать этому, у некоторых самолетов передняя часть киля (вертикальный стабилизатор) слегка смещена от центральной линии, чтобы обеспечить противодействующую силу, которая нейтрализует силу, создаваемую скользящим потоком, хотя и только на одной определенной (обычно крейсерской) скорости, примером является истребитель Hawker Hurricane времен Второй мировой войны .
Скользящий поток воздуха от пропеллера увеличивает подъемную силу за счет увеличения скорости воздуха над частью крыльев. Он также снижает скорость сваливания самолета за счет активизации потока над крыльями. [7] : 61
Смотрите также
Найдите значение слова «slipstream» в Викисловаре, бесплатном словаре.
Драфтинг или слипстриминг, используемый в таких видах спорта, как велоспорт и автогонки.
^ Недавние исследования скользящих потоков поездов, проведенные Джонсоном, Дэлли и Темплом.
^ Konvoi – Разработка и исследование применения электронно-сцепленных автоколонн на автомагистралях. Исследование Университета Ахена 2012 г. Архивировано 14 апреля 2014 г. на Wayback Machine
^ Снижение сопротивления от полета в строю. Полет самолетов в птичьих формациях может значительно увеличить дальность; Defense Technical Information Center; Апрель 2002; Получено 27 февраля 2008 г.
^ NASA SKY SURFING ДЛЯ ЭКОНОМИИ ТОПЛИВА Архивировано 18.04.2011 на Wayback Machine
↑ Куни, Майкл (11 октября 2012 г.). «Лаборатория ВВС тестирует технику «самолетного серфинга» для экономии топлива». Network World.
^ Drinnon, Roger (11 октября 2012 г.). «Вихревой серфинг» может быть революционным». ВВС США . Архивировано из оригинала 12 декабря 2012 г. Получено 23 ноября 2012 г.
^ Дэвис, Дэвид П. (1971). Управление большими реактивными самолетами: объяснение существенных различий в летных качествах реактивных транспортных самолетов и поршневых транспортных самолетов, а также некоторые другие аспекты управления реактивными транспортными самолетами (3-е изд.). Совет по регистрации воздушных судов. ISBN0903083019.
Общие ссылки
Комиссия по 100-летию: схема спирального слипстрима
