منابع نیروهای آئرودینامیک بر اساس جزوه درسی من ایرودینامیک اندرسون

آیا تا به حال فکر کرده اید که چگونه و چرا یک هواپیما بالابر یا نیروی پسا تولید می کند؟ چرا یک هواپیما می تواند پرواز کند اما یک ماشین یا موتور نمی تواند؟ بیایید به طور مفصل درباره منابع نیروهای آیرودینامیکی بحث کنیم.
هرگاه جسمی در معرض حرکت یا عبور از سیال (یا گاز یا مایع) قرار می گیرد، نیروهایی را تجربه می کند. بدنه می تواند از هر نوع باشد مانند هواپیما، خودرو، پرنده یا هر جسم دیگری، اما میزان نیروهای وارد بر آن هنگام عبور از سیال ممکن است متفاوت باشد. نیروهای آیرودینامیکی به نیروهایی گفته می شود که وقتی جسم در حال حرکت در هوا (یا هر گاز دیگر) است، وارد می شود. ما در این مقاله درباره نیروهای آیرودینامیکی وارد بر اجسام مختلف و چرایی و چگونگی ایجاد آنها بحث خواهیم کرد.
هواپیما، هواپیما، پرواز
از بال، بدنه، دم و موتور و غیره یک هواپیما گرفته تا یک خودرو، همگی هنگام حرکت در هوا، نیروهای آیرودینامیکی را تجربه می کنند. نیروی آیرودینامیکی را می توان به Drag، Lift و Thrust طبقه بندی کرد. وزن نیز بر روی بدنه آیرودینامیکی تأثیر می گذارد، اما به دلیل کشش گرانشی از زمین است. نیروها و گشتاورهای آیرودینامیکی روی بدنه تنها به دو منبع اساسی اساسی بستگی دارد:
توزیع فشار روی سطح جسم
توزیع تنش برشی روی سطح جسم
در طبیعت، تنها نیروهایی که بر جسمی که در یک سیال حرکت می کند، اعمال فشار و تنش برشی بر روی سطح بدن است. نیروی فشار در امتداد سطح بدنه به صورت عمود عمل می کند و تنش برشی مماس بر سطح بدنه عمل می کند. تنش برشی به دلیل اصطکاک بین مولکول های بدن و هوا ایجاد می شود. اثر خالص توزیع فشار و توزیع تنش برشی ادغام شده روی سطح کامل بدنه منجر به نیروی آیرودینامیکی R و گشتاور M بر روی بدنه می‌شود.
آیرودینامیک، فشار، تنش برشی
توزیع فشار و برش روی سطح جسم از- جزوه ام در مورد ایرودینامیک جی دی اندرسون تاریخ 14.2.1400
. نیروی فشار به صورت موضعی روی سطح نرمال عمل می کند و همچنین تنش برشی به صورت موضعی بر سطح اثر مماس دارد. توزیع فشار و تنش برشی تنها راه برای برقراری ارتباط اجسام یا سطوح جامد با طبیعت است. همانطور که می دانیم این نیروها به یک R حاصل منجر می شوند که می توان آن را به اجزای فرعی به عنوان نیروهای آیرودینامیکی تقسیم کرد.
آیرودینامیک، لحظه، سرعت
. نیروی آیرودینامیک حاصل و گشتاور روی بدنه.
خطوط جریان مسیری هستند که ذرات سیال از آن عبور می کنند. هنگام حرکت در سیال با مقدار محدودی از شتاب و سرعت، خطوط جریان در اطراف جسم ایجاد می شوند. می دانیم که سرعت و فشار به یکدیگر وابسته هستند. هنگامی که فشار کم وجود دارد، سرعت بالا وجود دارد و زمانی که فشار بالا وجود دارد، سرعت پایین در نقطه ای در امتداد خطوط جریان وجود دارد. بنابراین توزیع فشار نامتعادل خالص منجر به تولید نیروی آیرودینامیکی (Lift) می شود.
تنش برشی را می توان به عنوان نیروی در واحد سطح تعریف کرد و به دلیل اصطکاک بین خطوط جریان و بدنه به طور مماس در امتداد سطح بدنه عمل می کند. می تواند در طول سطح متفاوت باشد و توزیع نامتعادل خالص منجر به تولید نیروی آیرودینامیکی (Drag) می شود.
آیرودینامیک، بالابر، درگ
. تصویر نیروهای خالص وارد بر جسم 
حال بیایید پاسخ دهیم که چرا یک هواپیما می تواند پرواز کند اما یک خودرو نمی تواند. هم خودرو و هم هواپیما هنگام حرکت در یک سیال، نیروهای آیرودینامیکی را تجربه می کنند. از لحاظ تئوری، طراحی یک ماشین پرنده امکان پذیر است، اما در حال حاضر، ماشین هایی که ما رانندگی می کنیم، فقط برای تولید نیروی کشش کمتر و نه ایجاد نیروی بالابر طراحی شده اند. هواپیماها به گونه ای طراحی شده اند که هر جزء بتواند نیروهای آیرودینامیکی تولید کند و در نتیجه پرواز کند. توزیع فشار خالص در سراسر یک خودرو کم یا تقریبا ناچیز است، بنابراین نمی تواند نیروی آیرودینامیکی، بالابر را تولید کند. ما در مقاله بعدی به تفصیل بحث خواهیم کرد که چرا یک هواپیما می تواند پرواز کند اما یک خودرو نمی تواند.I hope I have helped you in understanding the question. Roham Hesami, seventh semester
aerospace engineering

  رهام حسامی ترم هفتم مهندسی هوافضا