Большая Советская Энциклопедия (ПО)

Подъёмная си'ла , составляющая полной силы давления жидкой или газообразной среды на движущееся в ней тело, направленная перпендикулярно к скорости тела (к скорости центра тяжести тела, если оно движется непоступательно). Возникает П. с. вследствие несимметрии обтекания тела средой. Например, при обтекании крыла самолёта (рис. 1 ) частицы среды, обтекающие нижнюю поверхность, проходят за тот же промежуток времени меньший путь, чем частицы, обтекающие верхнюю, более выпуклую поверхность и, следовательно, имеют меньшую скорость. Но, согласно Бернулли уравнению , там, где скорость частиц меньше, давление среды больше и наоборот. В результате давление среды на нижнюю поверхность крыла будет больше, чем на верхнюю, что и приводит к появлению П. с.

  Несимметричное обтекание крыла можно представить как результат наложения на симметричное течение циркуляционного потока вокруг контура крыла, направленного на более выпуклой части поверхности в сторону течения, что приводит к увеличению скорости, а на менее выпуклой — против течения, что приводит к её уменьшению. Тогда П. с. Y будет зависеть от величины циркуляции скорости Г и, согласно Жуковского теореме , для участка крыла длиной L, обтекаемого плоскопараллельным потоком идеальной несжимаемой жидкости, Y = ruГL, где r — плотность среды, u — скорость набегающего потока.

  Поскольку Г имеет размерность [u×l ], то П. с. можно выразить равенством Y = c_y rS u² /2 обычно применяемым, в аэродинамике где S — величина характерной для тела площади (например, площадь крыла в плане), с_у — безразмерный коэффициент П. с., зависящий от формы тела, его ориентации в среде и чисел Рейнольдса Re и Маха М. Значение с_у определяют теоретическим расчётом или экспериментально. Так, согласно теории Жуковского, для крыла в плоско-параллельном потоке с_у = 2m (a — a₀ ), где a — угол атаки (угол между направлением скорости набегающего потока и хордой крыла), a₀ — угол нулевой П. с., m — коэффициент, зависящий только от формы профиля крыла, например, для тонкой изогнутой пластины m = p. В случае крыла конечного размаха / коэффициент m = p/ (1 — 2/l ), где l = l² /S — удлинение крыла.

  В реальной жидкости в результате влияния вязкости величина m меньше теоретической, причём эта разница возрастает по мере увеличения относительной толщины профиля; значение угла a₀ также меньше теоретического. Кроме того, с увеличением угла a зависимость с_у от a (рис. 2 ), перестаёт быть линейной и величина dc_y /d a монотонно убывает, становясь равной нулю при угле атаки a_кр , которому соответствует максимальная величина коэффициента П. с. — cymax. Дальнейшее увеличение а ведёт к падению с _у вследствие отрыва пограничного слоя от верхней поверхности крыла. Величина cymax имеет существенное значение, т.к. чем она больше, тем меньше скорость взлёта и посадки самолёта.

  При больших, но докритических скоростях, т. е. таких, для которых М < М_кр (M_kp — значение числа М набегающего потока, при котором вблизи поверхности профиля местные значения числа М = 1), становится существенной сжимаемость газа. Для слабо изогнутых и тонких профилей при малых углах атаки сжимаемость можно приближённо учесть, положив

, .

  При сверхзвуковых скоростях характер обтекания существенно меняется. Так, при обтекании плоской пластины у передней кромки на верхней поверхности образуются волны разрежения, а на нижней — ударная волна (рис. 3 ). В результате давление р_н на нижней поверхности пластины становится больше, чем на верхней (р _в ); возникает суммарная сила, нормальная к поверхности пластины, составляющая которой, перпендикулярная к скорости набегающего потока, и есть П. с. Для малых М > 1 и малых a П. с. пластины может быть вычислена по формуле . Эта формула справедлива и для тонких профилей произвольной формы с острой передней кромкой.

  Лит.: Жуковский Н.Е., О присоединенных вихрях, Избр. соч., т. 2, М. — Л., 1948; Лойцянский Л. Г., Механика жидкости и газа, 2 изд., М., 1957; Голубев В. В., Лекции по теории крыла, М. — Л., 1949; Абрамович Г. Н., Прикладная газовая динамика, 2 изд., М., 1953; Ферри А., Аэродинамика сверхзвуковых течений, пер. с англ., М., 1953.

  М. Я. Юделович.

Рис. 2. Зависимость с_у от a.

Рис. 1. Обтекание профиля крыла самолёта. Скорость n_н < n_в , давление р_н >р_в , Y — подъёмная сила крыла.

Рис. 3. Схема сверхзвукового обтекания пластинки: n_в > n₁ , р_в < p₁ ; n₂ < n_в , р₂ > р_в ; n_н < n₁ , р_н > n₁ ; n₃ > n_н , p₃ < р_н .

Подъёмник