Fliegen Hubschrauber und Flugzeuge aus unterschiedlichen Gründen?

Im Fall des Hubschraubers ist es ziemlich klar (na ja, für mich), dass er Auftrieb bekommt, indem er Luft nach unten drückt. Und als Folge davon herrscht unter seinen Schaufeln mehr Druck als darüber.

Helikopter-Downwash

Aber auf der anderen Seite, wenn es um Flugzeugflügel geht, scheint es, dass der Auftrieb durch einen niedrigeren Druck über dem Flügel verursacht wird, der ihn nach oben zieht, während der Abwind nur die Folge ist.

Wenn Sie die Klappenkonfiguration für die Landung berücksichtigen (um mit weniger Flugzeuggeschwindigkeit mehr Auftrieb zu erhalten), scheint es mir, dass die Klappenposition dazu dient, "Luft nach unten zu schicken".

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Was ist hier also die Ursache und was ist die Folge? Unterscheiden sie sich für Flugzeuge und für Hubschrauber?

Danke.

Bearbeiten (um die Frage zu begründen).

Die am häufigsten gewählte Antwort auf Was lässt Flugzeuge wirklich fliegen? es ist

Grundsätzlich fliegen Flugzeuge, weil sie genug Luft nach unten drücken und dank Newtons drittem Gesetz einen Auftrieb nach oben erhalten.

Aber die Antwort mit den meisten Stimmen auf Wie viel Einfluss hat der Bernoulli-Effekt auf den Auftrieb? sagt

Der gesamte Auftrieb hängt vom Bernoulli-Prinzip ab, da Geschwindigkeit und Druck ein Kompromiss sind, aber die Physik muss richtig verstanden werden.

Daher ist die Antwort nicht für alle gleich. Ich konnte 4 Optionen sehen:

  1. Der Auftrieb ist auf den Abwind zurückzuführen. Druckunterschiede sind eine Folge.
  2. Der Auftrieb entsteht durch Druckunterschiede. Downwash ist die Folge.
  3. Der Auftrieb entsteht durch Abwind plus Druckunterschiede (Dann: wie viel tragen sie bei?)
  4. Es sind die gleichen Phänomene. Sie können es so oder so betrachten.

Um Verwirrung zu stiften, sieht es so aus, als wäre die Bernoulli-Gleichung fair, um den Auftrieb zu berechnen. (Aber ich denke, das beweist überhaupt nichts: nur dass man eine Kraft berechnen kann, indem man eine Folge dieser Kraft verwendet, nicht indem man die Kraft selbst misst).

Ein weiteres Missverständnis (na ja, denke ich) ist, dass eine höhere Luftgeschwindigkeit auf einem Flügel eine Niederdruckzone verursacht, und diese Niederdruckzone zieht den Flügel nach oben. Aber IMHO ist das falsch: Luft bewegt sich aufgrund des niedrigen Drucks schneller: Ein Flugzeug kann mit "angehaltener" Luft fliegen, daher ist es der Flügel, der die Luft stört (vielleicht zurücksaugt?).

Daher macht das Hubschrauberbild (zumindest für mich) deutlich, dass Luft nach unten gedrückt wird und der Druck unter seinen Blättern zunimmt. Wenn das stimmt: Downwind (allein) gewinnt für den Helikopter.

Und wenn ein Heli-Blatt wirklich ein verkappter Flügel ist, dann: Downwind (allein) gewinnt auch für Flugzeuge.

Es ist erwähnenswert, dass die Theorie des Druckunterschieds beim Fliegen nicht der Grund dafür ist, warum Flugzeuge fliegen. Wenn Sie tatsächlich rechnen, kann das nicht genug Kraft ausmachen, um das Flugzeug in der Luft zu halten. Das Schaufelblatt lenkt den Luftstrom tatsächlich nach unten. Dies geschieht sowohl mit den Flügeln eines Flugzeugs als auch mit den Rotoren eines Hubschraubers; Sie haben ähnliche Formen
Beantwortet das deine Frage? Was lässt Flugzeuge wirklich fliegen?
@ Jim, ich weiß nicht, worauf sich "Druckdifferenztheorie" bezieht, aber es ist unmöglich, dass ein Flügel Auftrieb erzeugt, wenn der Druck darunter nicht größer ist als der Druck darüber. Vielleicht beziehen Sie sich auf bestimmte bekanntermaßen falsche Theorien darüber, warum der Unterschied auftritt.
@JohnRennie Nun, Sie wissen, dass es zwei Erklärungen gibt: Bernoulli vs. Downwash, und Sie können viele Unterstützer für beide finden, sogar für beide (Bernoulli + Downwash) oder sogar sagen, dass sie gleich sind (Bernoulli = Downwash). Vielleicht könnte dies (nur) zugunsten von Downwash gelöst werden, wenn jemand beweist, dass Downwash einen Druckunterschied verursacht und die Niederdruckzone eine höhere Luftstromgeschwindigkeit verursacht. Bernoulli-Anhänger sagen, dass ein Luftstrom mit höherer Geschwindigkeit einen Unterdruck verursacht und ein Unterdruck den Flügel nach oben zieht.
@SolomonSlow Hochgeschwindigkeitsluftstrom über (langsame Geschwindigkeit unter) dem Flügel ist die Folge eines Druckunterschieds oder ist er die Ursache? Die Bernoulli-Gleichung ist nützlich für die Berechnung des Auftriebs, aber das bedeutet nicht unbedingt, dass der Hauptgrund für den Auftrieb Druckunterschiede sind. Sie könnten nur eine Folge der Luftumlenkung sein.
@cibercitizen1 Etwas muss das Gewicht des Flugzeugs tragen. Etwas muss eine nach oben gerichtete Kraft ausüben. Es muss die Luft sein, denn das Flugzeug berührt nichts anderes als Luft. "Druck" ist einfach Kraft, die über eine Fläche verteilt wird. Und damit die Nettokraft nach oben gerichtet ist, muss der Druck, der von unten auf den Flügel drückt, größer sein als der Druck, der von oben nach unten drückt. Inzwischen gibt es Newtons drittes Gesetz: Wenn die Luft auf das Flugzeug nach oben drückt, muss das Flugzeug auf die Luft nach unten drücken. Da nichts die Luft daran hindert, sich zu bewegen, außer ihrer eigenen Trägheit, muss sich die Luft nach unten bewegen.
@cibercitizen1, Die Erklärung, wie Flügel funktionieren, ist komplexer, als die meisten Menschen glauben. Definitiv komplexer als ich verstehe, und daher bin ich nicht qualifiziert, irgendwelche Meinungen darüber abzugeben, welche Teile davon "Ursache" und welche Teile davon "Wirkung" sind.
@ChiralAnomaly Ich habe hier meine eigene "Version" gegeben: physical.stackexchange.com/questions/51503/… Außerdem: Schauen Sie sich dieses echte Modell an: youtube.com/watch?v=zp1KzGQdouI
@SolomonSlow Es stimmt, dass ein "Druckunterschied" das Flugzeug in der Luft hält. Die Theorie, auf die ich mich bezog, war jedoch die, dass der Druckunterschied hauptsächlich durch die unterschiedlichen Luftgeschwindigkeiten auf beiden Seiten des Flügels verursacht wurde. Tut mir leid, dass ich nicht klar bin

Antworten (1)

Die Grundprinzipien sind genau gleich. Ein Rotorblatt wird manchmal auch als Drehflügel bezeichnet. Ein Tragflügel ist ein Tragflügel, egal wo man ihn hinlegt. Alle Unterschall-Flugzeugflügel, ob fest oder drehbar, arbeiten, indem sie unter dem Flügel einen hohen Druck und darüber einen niedrigen Druck erzeugen. Sie alle erzeugen dadurch einen Abwind, und es ist die nach unten gerichtete Kraft in der Luft, die nach Newtons Gesetzen als Reaktion eine nach oben gerichtete Kraft am Flügel erzeugt. Somit erzeugt ein 10-Tonnen-Hubschrauber genau die gleiche Abwindkraft wie ein 10-Tonnen-Flugzeug. Selbst mit abgesenkten Klappen erzeugt das Flugzeug immer noch 10 Tonnen Abwindkraft; Die Fähigkeit, dies bei Landegeschwindigkeit zu tun, ist genau der Grund, warum die Klappen da sind.

Der Hauptunterschied, den Sie hervorheben, besteht darin, dass der Abwind des Flugzeugs hinterherläuft und sich bald auflöst, sodass Sie nicht mehr als eine kurze Aufregung bemerken, wenn ein Flugzeug tief über Ihnen vorbeifliegt, während der Abwind des Rotors zyklisch ist und sich in einer Säule konzentriert. Wenn man den Helikopter als Ganzes betrachtet, ist es in der Tat oft praktisch, den Rotor als fiktive Scheibe zu behandeln, die Luft nach unten pumpt, anstatt die Aerodynamik der einzelnen Blätter zu berücksichtigen. Aber es sind immer noch die sich drehenden Flügel, die die ganze Arbeit machen.

Um auf die lange Bearbeitung der Frage durch das OP zu antworten, sind beim Lift drei Hauptprinzipien beteiligt: ​​Newtons Gesetze, Bernoullis Prinzip und Zirkulation. Alle drei wirken zusammen und verstärken sich gegenseitig, zum Beispiel beeinflusst die Strömung die Druckverteilung und die resultierenden Druckgradienten beeinflussen die Strömung. Alle drei sind wesentlich und keiner darf aus den Gleichungen ausgelassen werden. Das Endergebnis ist ein gleichzeitiger Auftrieb auf der Folie und ein Nettoabtrieb in der Luft. Es ist dieser Nettoabtrieb, der den Abwind erzeugt. Von den vorgestellten Optionen ist also keine vollständig richtig, aber 2. ist am nächsten.

Ich stimme deiner Antwort zu 99% zu. Das Problem ist, dass Sie Option 2 wählen. Nachdem ich darüber nachgedacht hatte, kam ich zu dem Schluss, dass "Luftablenkung" die Hauptursache für alle anderen Effekte ist (Downwash, Druckänderungen und Änderungen der Luftgeschwindigkeit). Berücksichtigen Sie diese Antwort ( physical.stackexchange.com/a/295/85020 ).
@cibercitizen1 Nein, das Problem ist, dass Sie zu einem falschen Schluss gekommen sind. Halten Sie einfach inne und denken Sie darüber nach, wie die Luft überhaupt abgelenkt wird, insbesondere Luft in kurzer Entfernung von der Oberfläche. Besser noch, lesen Sie jemanden wie Clancy über Aerodynamik . Bis dahin macht eine weitere Diskussion keinen Sinn.
Nun, ich denke, wir sprechen nicht über den minimalen Abstand Flügel-Luft und ob der Flügel tatsächlich ein Luftmolekül berührt, um es abzulenken. Das ist eine andere Diskussion. Um es klar zu sagen: Die Optionen, die mich interessieren, wären 1) schnelle Luft über dem Flügel => Druckänderungen => Flügel nach oben gesaugt und Luft nach unten abgelenkt 2) Luft abgelenkt => Downwash & niedrigerer Druck über dem Flügel => schnelle Luft oben der Flügel 3) .... 4) ...... Zusammenfassend versucht man, eine Kette von Ursache => Wirkung herzustellen, die Folgendes beinhaltet: schnelle Luft über dem Flügel, niedrigerer Druck über dem Flügel, abgelenkte Luft, Abwind ... (noch mehr?)
Fliegen Hubschrauber und Flugzeuge aus unterschiedlichen Gründen?
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