Підйомна сила (Lift Force) — це сила, яка діє на літальний апарат і утримує його в повітрі, протидіючи його вазі. Вона виникає через взаємодію потоку повітря з крилами літального апарата і є основним фактором, що дозволяє літаку підніматися і залишатися в польоті.

Основні аспекти підйомної сили:

• Підйомна сила виникає через різницю тиску між верхньою і нижньою поверхнею крила. Повітря, що рухається над крилами, має менший тиск, ніж повітря під ними, що і створює підйомну силу.
• Залежність від форми крила: Крила зазвичай мають опуклу верхню частину, що змушує повітря, яке проходить над ними, рухатися швидше, а, отже, знижує тиск на верхній поверхні.
• Принцип Бернуллі: Це основа для розуміння, чому виникає різниця тиску між верхньою і нижньою частинами крила. Принцип стверджує, що на більш швидко рухаючі потоки повітря створюється менший тиск.

Формула для розрахунку підйомної сили:

Основна формула для розрахунку підйомної сили виглядає так:

L = 0.5 * ρ * v² * S * Cl

де:

• L — підйомна сила (Н, ньютон),
• ρ — щільність повітря (кг/м³),
• v — швидкість потоку повітря відносно крила (м/с),
• S — площа крила (м²),
• Cl — коефіцієнт підйому (безрозмірна величина).

Пояснення параметрів:

1. Щільність повітря (ρ) — це маса повітря на одиницю об’єму. Щільність змінюється залежно від висоти, температури та тиску. Вона зазвичай становить близько 1,225 кг/м³ на рівні моря при стандартних умовах.
2. Швидкість потоку повітря (v) — це швидкість, з якою повітря рухається відносно літака. Чим вища швидкість, тим більша підйомна сила.
3. Площа крила (S) — це площа, на якій діє потік повітря, і яка забезпечує створення підйомної сили. Зазвичай вимірюється в квадратних метрах (м²).
4. Коефіцієнт підйому (Cl) — це безрозмірна величина, яка характеризує ефективність крила у створенні підйомної сили. Вона залежить від кута атаки, форми крила, типу літака та інших факторів.

Приклад розрахунку підйомної сили:

Припустимо, що літак має такі параметри:

• Щільність повітря ρ = 1.225 кг/м³ (на рівні моря),
• Швидкість повітря відносно крила v = 50 м/с,
• Площа крила S = 20 м²,
• Коефіцієнт підйому Cl = 1.2.

Тоді підйомну силу можна розрахувати за формулою:

L = 0.5 * ρ * v² * S * Cl
L = 0.5 * 1.225 * (50)² * 20 * 1.2
L = 0.5 * 1.225 * 2500 * 20 * 1.2
L = 0.5 * 1.225 * 60000
L = 0.5 * 73500
L = 36750 Н

Отже, підйомна сила, що діє на цей літак, становить 36,750 Н.

Важливість підйомної сили:

• Баланс підйомної сили і ваги: Підйомна сила повинна бути достатньою для того, щоб компенсувати вагу літака, щоб він міг піднятися і залишатися в польоті.
• Керованість літака: Кут атаки, форма крила, швидкість і атмосферні умови впливають на величину підйомної сили. Розуміння цього допомагає інженерам проектувати більш ефективні крила.
• Аеродинамічні характеристики: Підйомна сила є основною для визначення аеродинамічної ефективності літака, її оптимізація дозволяє зменшити витрати пального та покращити маневреність.

Підйомна сила є критично важливою для стабільного і безпечного польоту літального апарата.