Frage:
Warum ist die falsche Erklärung von "Luft bewegt sich über eine längere Strecke und schafft einen Aufzug" so beliebt?
Krumelur
2014-01-19 20:10:29 UTC
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Als ich für meine Lizenz lernte, war eines der ersten Diagramme, an die ich mich erinnere, das Flügelprofil. Die Luft um den Flügel herum und auf der Oberseite muss sie einen längeren Weg zurücklegen, wodurch weniger Druck und Knall erzeugt werden. Das Flugzeug fliegt. Dieselbe Erklärung bereits in der Schule.

Siehe meine andere Frage: Wenn die Theorie richtig war, warum können Flugzeuge invertiert fliegen?

Hier ist die Folge: Warum ist diese falsche Theorie so beliebt und immer noch Teil von Büchern?

Wäre es nicht sinnvoll, den Schülern beizubringen, wie ein Flügel wirklich funktioniert? Ich meine, schauen Sie sich einfach jedes RC-Flugzeug-Meeting an - Sie werden erstaunt sein, welche seltsamen Designs fliegen können, wenn genügend Motorleistung vorhanden ist.

Weil es für eine fünfte Klasse einfach genug ist, es zu verstehen. :-) Oh, und ich sage normalerweise, wenn du genug Kraft hast, kannst du einen Teller zum Fliegen bringen. Denken Sie bei der Betrachtung der Erklärung auch an Kunstflugzeuge mit symmetrischen Tragflächen. Sie sollten auch nicht fliegen können!
Es ist aber auch einfach zu sagen, dass Störche Babys zur Welt bringen. Das heißt nicht, dass es richtig ist.
Ich habe nie gesagt, dass es war! :) (und doch gibt es immer noch Leute, die auch an Störche glauben ....). In aller Ernsthaftigkeit ist der "wahre" Grund, warum Flügel Auftrieb erzeugen, ein schrecklich kompliziertes Thema mit vielen verschiedenen Faktoren, und der durchschnittliche Pilot muss es einfach nicht verstehen. Wenn jemand einen Piloten fragt, was ein Flugzeug zum Fliegen bringt, klingt das besser als "Magie" oder "Ich weiß nicht, es funktioniert einfach".
@Lnafziger Wenn ich in einem Stück Sperrholz und Oracover sitze, das 10000 Fuß hoch ist, beschreibt "Magie" es am besten. :-)
Ein Link zu einer Quelle, die erklärt, warum diese Erklärung falsch ist, wäre großartig, insbesondere für Personen, die mit dem Thema nicht vertraut sind. Ich sage nicht, dass Sie falsch liegen, aber es würde helfen, die Antworten besser zu verstehen.
Siehe auch http://aviation.stackexchange.com/questions/466/how-do-i-explain-what-makes-an-airplane-fly-to-grandma
Ich denke, dies muss möglicherweise umgeschrieben werden - so wie es aussieht, werden im Grunde genommen Meinungen eingeholt, was bedeutet, dass es keine richtige Antwort geben kann. Ich liebe das Thema, aber ich denke, es geht darum, es in verschiedene Unterfragen aufzuteilen. Vielleicht ist dies eine gute Idee für ein Thema der Woche?
Diese Antwort (übrigens nicht die akzeptierte) zeigt einige Dinge, die Sie tun müssten, um eine "echte" Erklärung für den Aufzug zu geben: http://physics.stackexchange.com/a/77735. Die NASA hat auch eine Webseite über die verschiedenen Erklärungen und was mit ihnen falsch ist: http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/lift1.html. Wikipedia deckt es auch gut ab: http://en.wikipedia.org/wiki/Aerodynamic_lift
@Lnafziger Symmetrische Tragflächen erzeugen keinen Auftrieb ohne Anstellwinkel, so dass die Annäherung an die 6. Klasse nicht wirklich diskreditiert wird. Da Sie mit dem Anstellwinkel den Stagnationspunkt verschieben und eine Seite länger als die andere machen.
In Anlehnung an seltsame Designs gibt es den alten Wiedereintrittsprototyp NASA M2-F2 (ohne Antrieb) und M2-F3 (Raketentriebwerke), bei denen sich die "längere" Seite (Ausbuchtung) unten befindet. Auch das Heck ist stumpf (dort fahren die Raketentriebwerke hin), keine scharfe Hinterkante (Kutta-Zustand). Das Verhältnis von Auftrieb zu Luftwiderstand ist niedrig, aber dies ist ein Prototyp für den Wiedereintritt, sodass ein hohes Verhältnis von Auftrieb zu Luftwiderstand kein Ziel ist und das Raumfahrzeug / Flugzeug mit Überschallgeschwindigkeiten umgehen muss. Link zum YouTube-Video https://www.youtube.com/watch?v=qxe0Do5Jleo.
Zwei antworten:
#1
+30
p1l0t
2014-01-20 00:15:14 UTC
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Kurz gesagt, sowohl das dritte Newtonsche Gesetz als auch der Bernoulli-Effekt sind zwei verschiedene Arten, dieselben Phänomene zu erklären. Genaue Gleichungen wurden geschrieben, um beide zu erklären. Newtons drittes Gesetz, bei dem die Luft nach unten gedrückt und das Flugzeug nach oben gedrückt wird, ist tatsächlich der Effekt des Auftriebs, jedoch nicht die Ursache. Die Ursache des Auftriebs ist die Druckänderung.

Die gelehrte Lüge besteht normalerweise darin, dass sich die beiden kleinen Luftpartikel tatsächlich an derselben Stelle stromabwärts an der Hinterkante von treffen der Flügel zur gleichen Zeit. Das ist völlig falsch. Wenn Sie tatsächlich zwei Luftpartikel verfolgen, eines über der Oberseite und eines über der Unterseite, wird dasjenige, das über die Oberseite des Flügels geht, wahrscheinlich viel früher eintreffen als dasjenige auf der Unterseite! [Obwohl die Entfernung länger ist] Es nimmt so viel Geschwindigkeit auf. Außerdem treffen sie sich danach überhaupt nicht mehr wirklich.

Die eigentliche zentrale Beziehung (die ich in meinem Advanced Aerodynamics-Kurs an der ERAU mit John. D. Andersons Buch Intro to gelernt habe Flug ) ist das Kutta-Joukowsky-Theorem. Sich die Zeit zu nehmen, dies einem Privatpiloten-Studenten zu erklären, wäre wahrscheinlich eine Verschwendung Ihrer und ihrer Zeit, aber ich werde es hier trotzdem zusammenfassen, um der Frage gerecht zu werden. Ich gehe von einem inkompressiblen Fluss aus, da er nach etwa Mach .3< immer komplizierter wird.

Der Satz von Kutta-Joukowsky nimmt das Integral der Geschwindigkeit mal dem Kosinus des inkrementellen Winkels der Entfernung entlang der geschlossenen Kurve. Dies ist eine Menge, die Zirkulation genannt wird. Die Auftriebsgleichung wird dann gebildet, wenn der Auftrieb gleich der Dichte (Höhe im Grunde) mal der Geschwindigkeit mal der Zirkulation ist. Wenn Sie also wirklich näher darauf eingehen möchten, finden Sie hier einen Artikel vom MIT, in dem die Theorie des potenziellen Flusses erläutert wird.

Sie werden feststellen, dass die Ursache des Auftriebs tatsächlich in direktem Zusammenhang mit dem Bernoulli-Prinzip steht, dass die Änderung des Drucks den Auftrieb erzeugt. Allerdings hat es nichts mit Partikeln zu tun, die sich an der Hinterkante treffen, weil sie sich nie wirklich treffen. Dies schließt auch Newtons drittes Gesetz nicht aus: Der Auftrieb kann auf diese Weise erklärt werden, aber es ist der Effekt des Auftriebs, nicht die eigentliche Ursache. Und ja, wie Sie bereits erwähnt haben, kann beispielsweise sogar eine flache Platte Auftrieb erzeugen, wenn sie direkt in einem Windkanal abgewinkelt ist.

Wäre es sinnvoll, den flachen Plattenlift als direkten Auftrieb und den durch den Flügeldifferenzdruck (Bernoulli) erzeugten als induzierten Auftrieb zu bezeichnen? Vielen Dank auch für die beiden Referenzen.
Der gebogene Flügel und eine flache Platte erzeugen beide auf die gleiche Weise Auftrieb. Es ist tatsächlich der Luftwiderstand, der durch den gekrümmten Flügel stärker reduziert wird. Um fair zu sein, ermöglicht das längere Anbringen der Grenzschicht mehr Auftrieb. Die Form des Flügels dient eher dazu, den Luftstrom länger anzubringen. Im Allgemeinen möchten Sie mehr INVISCID-Fluss, aber es ist tatsächlich die viskose Grenzschicht, die diesen nichtviskosen Fluss anhält. So wird die Form des Flügels zu einem Gleichgewicht zwischen der Schaffung der kleinsten Grenzschicht, die den Fluss noch halten kann, ohne dass der Luftstrom getrennt wird (Stall).
Ich sollte hinzufügen, dass viel vom Flugzeug und seiner Mission abhängt (Kunstflug, Training, Jäger, Verkehrsflugzeug, Staubwedel usw.)
Der von einem Flügel erzeugte Auftrieb entspricht genau der Masse der Luft, die durch die Flügelzeitbeschleunigung, die der Luft beim Vorwärtsbewegen des Flügels verliehen wird, nach unten abgelenkt wird. Newtons zweites Gesetz ist, warum Flügel Auftrieb erzeugen. Die Bernoulli-Gleichung leitet sich aus F = MA ab.
Das ist richtig.
@p1l0t Ich kaufe die Kausalitätsargumente hier nicht. Wenn "die Druckänderung den Auftrieb erzeugt", was verursacht dann die Druckänderung? Sie können nicht einfach 'Bernoulli' oder 'Kutta-Joukowsky' sagen, weil die Gleichungen kausalunabhängig sind, und Sie müssten trotzdem erklären, warum sie in der Situation eines Flügels gelten, der sich durch eine ansonsten ungezwungene Luftmasse bewegt. Alle Kausalketten führen zu Newton, und das Heben ist die Reaktion auf die Abwärtsbeschleunigung der Luft durch den Flügel. Sie benötigen Hydrodynamik, um die Details zu erklären, nicht die Grundursache.
Das Beste an der Wissenschaft ist, dass es immer noch wahr ist, ob Sie es kaufen oder nicht. Wie auch immer, ich denke, ich habe den Unterschied zwischen Ursache und Wirkung ziemlich gut erklärt und einige großartige Quellen für die weitere Lektüre aufgenommen. Sie können versuchen zu sagen, dass die Druckänderung eine Auswirkung von etwas anderem ist, die eine Auswirkung von etwas anderem usw. usw. ist, aber das könnte für immer weitergehen. Mein Punkt ist immer noch gültig. Außerdem habe ich nicht einfach EINFACH 'Kutta-Joukowsky' gesagt, sondern es so gut ich konnte erklärt (ein ganzer Absatz) und einen Artikel vom MIT zitiert, der es weiter erklärt.
@sdenham: Sie benötigen eine Fluiddynamik, um zu erklären, dass der Flügel die Luft überhaupt nach unten ablenkt.
Dies ist das gleiche Argument, das ich immer vorbringe. Ich ärgere mich ständig über Leute, die versuchen, dies als Gotcha-Frage zu verwenden. Ich habe Schaufeln in Düsentriebwerken entworfen und sie hatten definitiv eine "Saug" -Seite und eine "Druck" -Seite, die den Auftrieb erzeugten. Natürlich haben sie auch die Strömungsrichtung geändert, aber das wurde immer als "Effekt" gesehen.
#2
+20
Steve V.
2014-01-19 23:16:04 UTC
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Wäre es nicht sinnvoll, den Schülern beizubringen, wie ein Flügel wirklich funktioniert?

Nein, nicht wirklich.

Fragen Sie einen (guten) CFI und sie werden Ihnen sagen, dass es bestimmte Themen gibt, die ein Schüler wirklich richtig verstehen muss. Beispiele:

  • Was ist ein stabilisierter Anflug und wie fliegen Sie einen? (Eine enttäuschende Anzahl von Schülern sagt mir, dass es bedeutet, die gleiche Fluggeschwindigkeit ganz unten zu halten.)
  • Warum räumen wir den Requisitenbereich? (Sie würden denken, das wäre zu einfach, um es zu vermasseln, aber es gab mehr Schüler als ich Finger an meiner Drosselklappenhand habe, die nicht "klar!" Geschrien haben , bis sie bereits den Motor angelassen haben .)
Und so weiter.

Wie ein Flügel wirklich funktioniert, ist nicht eines dieser Themen - die Folgen von Missverständnissen Ein stabilisierter Ansatz ist, dass Sie es vermasseln und Ihre Landungen schrecklich (oder sogar gefährlich) sind. Das Missverständnis der Sicherheit von Requisiten hat zur Folge, dass jemand eine Hand verliert oder stirbt. Die Konsequenzen eines Missverständnisses, wie ein Flügel Auftrieb erzeugt, sind ... nun ... der Flügel fliegt trotzdem weiter.

Wenn der Student ein Luft- und Raumfahrtingenieur ist, muss er die wahre Geschichte kennen. Aber für einen Piloten können sie ihre Unwissenheit während ihrer gesamten Karriere fortsetzen und werden niemals negativ beeinflusst (es sei denn, sie treffen einen Luft- und Raumfahrtingenieur in einer Bar und geraten in einen Kampf).

Um den Punkt zu erweitern, ich Ich selbst sage den Schülern, dass man, um GPS richtig zu verstehen, in die Relativitätstheorie einsteigen muss, aber für ein funktionales, aber falsches Verständnis kann man es sich als "DME-in-Space" vorstellen. Es ist auf mehreren Ebenen sehr falsch, aber es reicht aus, um die Bedürfnisse dieser Kategorie von Schülern zu befriedigen - genau wie die Erklärung des Flügeldruckunterschieds.

Ich stimme dieser Antwort zu, aber es wäre schön, wenn es eine "einfache" Beschreibung geben würde, wie ein Flügel Auftrieb erzeugt, die nicht so offensichtlich falsch ist und möglicherweise nicht einmal mehrere gängige Szenarien erklären kann. Ich meine * was sonst * haben sie uns die ganze Zeit angelogen ??? :) :)
@Lnafziger - Zum einen besteht der wahre Grund für die TBO-Zeit darin, den Hamster auf dem Rad dort auszutauschen.
Haha, das muss ein starker mutierter Hamster sein!
Ich bin auch mit dieser Antwort einverstanden, aber ich habe versucht, den Aufzug zu erklären, der in meiner eigenen Antwort nicht so offensichtlich falsch war, mit einigen Links zur weiteren Lektüre. Trotzdem gab er die Abstimmung auf. Was die Schüler betrifft, müssen sie wissen, dass sie für mehr Auftrieb bis zum kritischen Winkel hochziehen können und nicht mehr. Siehst du was ich dort gemacht habe.
Ihr beide positiv bewertet.
Es sollte nicht notwendig sein, etwas bis ins Detail zu beschreiben. Wenn Sie etwas wirklich verstehen, sogar GPS, können Sie ohne Mathematik beschreiben. GPS funktioniert aufgrund hochpräziser Uhren, die die Zeit messen, die benötigt wird, um etwas zu geschehen, in diesem Fall ein Funksignal, und die mehrmals von mehreren Orten aus sehr schnell ausgeführt werden. Die Uhren sind wirklich weit weg, um sowohl die Position genauer als auch die Mathematik zu vereinfachen. Sie sind auch weit weg, so dass sie weniger von ihnen verwenden können.
@RowanHawkins - Sie haben recht. Alles kann ohne Mathematik * beschrieben * werden. Nicht alles kann ohne Mathematik * verstanden * werden.
"Mehr Schüler als ich habe Finger an meiner Drosselklappenhand, die nicht" klar! "geschrien haben, bis sie bereits den Motor angelassen haben." - Nicht nur Studenten. Ich habe mehr als einen lizenzierten Piloten gesehen, der "klar" geschrien hat und dann, ohne jemandem die nötige Zeit zu lassen, um zu hören und aus dem Weg zu gehen, den Anlasser durchgedreht hat.


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