Скользящий поток — 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 «спутник» также применяется к аналогичной области, прилегающей к объекту, вокруг которого движется жидкость. «Скольжение» или « вытягивание » работает из-за относительного движения жидкости в спутном потоке.
Обзор
Спутниковый поток, создаваемый 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 силу эффекта. В общем, чем более аэродинамичен объект, тем меньше и слабее будет его спутный поток. Например, коробчатый фронт (относительно движения объекта) будет сталкиваться с частицами среды с высокой скоростью, передавая больший импульс от объекта к жидкости, чем более аэродинамический объект. Пулеобразный профиль вызовет меньшую турбулентность и создаст более ламинарный поток .
Коническая задняя часть позволит частицам среды соединяться легче и быстрее, чем усеченная задняя часть. Это уменьшает эффект пониженного давления в спутном потоке, но также увеличивает поверхностное трение (в инженерных проектах эти эффекты должны быть сбалансированы).
Слипстриминг
Термин «скольжение» описывает объект, движущийся внутри потока другого объекта (чаще всего объекты, движущиеся по воздуху, но не обязательно летящие). Если объект следует за другим объектом, движущимся с той же скоростью, заднему объекту потребуется меньше энергии для поддержания своей скорости, чем если бы он двигался независимо. Эту технику, также называемую черчением , могут использовать велосипедисты.
Следование за другим автомобилем, или «тяга», позволяет значительно повысить топливную экономичность за счет снижения сопротивления атмосферы . Колонны грузовых автомобилей являются распространенным примером: они едут по автомагистралям в виде очереди длиной в несколько машин. Тесты показали, что это приводит к значительной экономии топлива. [2] Водители автогонщиков также используют драфты, чтобы экономить топливо, чтобы лучше получить конкурентное преимущество за счет уменьшения частоты остановок для заправки или, что чаще, достижения более высокой скорости перед тем, как съехать с места, чтобы попытаться обогнать другого водителя, например, водитель пытается обогнать лидирующего водителя, поэтому он следует за ним сзади, задний водитель будет набирать скорость, в результате чего все транспортное средство наберет большую скорость, чем ведущий водитель.
Связанный эффект, используемый для подъемной силы , а не для уменьшения сопротивления, - это вихревой серфинг воздушных объектов. Вытянутые формации ( V-формирование ) или «мотки», в которых летают многие перелетные птицы (особенно гуси ), позволяют птицам (кроме, конечно, птицы, стоящей впереди) использовать вихревой серфинг, чтобы воспользоваться вихрями друг друга . [3] Другие птицы (например, бакланы ), которые обычно летают плотным строем даже во время коротких перелетов, вероятно, также используют этот эффект. Использование устройств на законцовках крыла для уменьшения индуцированного сопротивления , вызванного вихрями на законцовках крыла , было проверено на самолетах и может сэкономить 10–29% топлива. [4] [5] [6]
Спиральный поток
Спиральный поток , также известный как пропеллер , пропеллер или спиральный поток , представляет собой поток спиралевидной формы, образующийся за вращающимся пропеллером на самолете . Наиболее заметным эффектом, возникающим в результате образования спирального спутного потока, является тенденция к рысканью носа влево на низкой скорости и полном газу (в центральных тягачных самолетах с винтом, вращающимся по часовой стрелке). Этот эффект вызван действием спутного потока на хвостовое оперение. Киль самолета: встречный поток заставляет воздух вращаться вокруг продольной оси самолета, и этот воздушный поток оказывает давление на хвостовой плавник, толкая его вправо. Чтобы противодействовать этому, на некоторых самолетах передняя часть киля (вертикальный стабилизатор) немного смещена от осевой линии, чтобы создать противодействующую силу, которая нейтрализует силу, создаваемую встречным потоком, хотя и только на одной конкретной (обычно крейсерской) скорости. Примером может служить истребитель Hawker Hurricane времен Второй мировой войны .
Поток пропеллера вызывает увеличение подъемной силы за счет увеличения скорости полета над частью крыльев. Это также снижает скорость сваливания самолета за счет усиления потока над крыльями. [7] : 61
Смотрите также
Найдите «слипстрим» в Викисловаре, бесплатном словаре.
Драфт или слипстриминг, используемый в таких видах спорта, как велоспорт и автогонки.
^ Недавние исследования поездов Джонсона, Дэлли и Темпла.
^ Konvoi - Разработка и исследование применения автопоездов с электронным управлением на автомагистралях. Исследование Ахенского университета, 2012 г. Архивировано 14 апреля 2014 г. в Wayback Machine.
^ Уменьшение сопротивления при полете строем. Летающие самолеты в птичьих формированиях могут значительно увеличить дальность полета; Центр оборонной технической информации; апрель 2002 г.; Проверено 27 февраля 2008 г.
^ НАСА SKY SURFING ДЛЯ ЭКОНОМИИ ТОПЛИВА. Архивировано 18 апреля 2011 г. в Wayback Machine.
↑ Куни, Майкл (11 октября 2012 г.). «Лаборатория ВВС испытывает технику «серфинга самолета» для экономии топлива» . Сетевой мир.
↑ Дриннон, Роджер (11 октября 2012 г.). «Вортекс-серфинг может стать революцией». ВВС США . Архивировано из оригинала 12 декабря 2012 года . Проверено 23 ноября 2012 г.
^ Дэвис, Дэвид П. (1971). Управление большими самолетами: объяснение существенных различий в летных качествах между реактивными транспортными самолетами и транспортными самолетами с поршневыми двигателями, а также некоторые другие аспекты управления реактивным транспортом (3-е изд.). Комиссия по регистрации воздуха. ISBN0903083019.
Общие ссылки
К столетию Летной комиссии: схема спирального течения
