Аеродинамичен профил

Аеродинамичната форма или Обтекаемата форма е такава, с която се понижава съпротивлението на обтичането на тяло от насрещния поток във въздушна, водна или друга среда с по-голям вискозитет. Постига се чрез намаляване на вихрообразуването и получаването на ламинарен поток на обтичане, като токовите линии на флуида следват конструкцията. Така съпротивлението, създадено чрез налягането върху движещото се тяло е минимално. Обтекаема форма чрез техниката на конструиране и последващи аеродинамични изследвания се прилага при създаване на бързоходни превозни средства - влакове, самолети, ракети, кораби, подводници, локомотиви, автомобили.

Пример за обтекаемост на различни профили

Представа за формата и създаденото от нея съпротивление при движение във флуид, графично може да се покаже с изображенията и оценката в проценти на силата на аеродинамичното съпротивление.

Обтекаема форма	Съпротивление на формата	Обтекаема форма	Съпротивление на формата
	0%		~10%
	~90%		100%

На практика при създаване на аеродинамична форма конструкторите изграждат конструкция, която да бъде обтичана от ламинарен поток.

Математическа обосновка

Автомобил General Motors EV1 (1996) с аеродинамическо съпротивление 0,19

Jeep Wrangler TJ (1997-2005) с челно съпротивление 0,58

Cessna 172 с челно съпротивление 0,0319

Причината за изучаването и създаването на аеродинамични форми се корени в силата създадена от флуида срещу посоката на движение. Необходимо е тя да се преодолява, за да се реализира движението с по-висока скорост. Създаването на тази сила се обяснява с компресирането на флуида като се увеличава налягането му пред тялото при движение, и разреждането на налягането на флуида след движещото се тяло, където се получава понижено налягане. Като пример силата, която трябва да се преодолява от съпротивлението на въздуха при движение на автомобил е

$F={{1 \over 2}\cdot {C_{x}}\cdot \rho \cdot {S}\cdot {V^{2}}}$

където:

• $\rho$ — е плътността на въздуха;
• S — площта от напречната проекция на автомобила. Нарича се още референтна област. За автомобили и други изследвани предмети се приема предната част на превозното средство. Това не е задължително и не винаги се приема неговото напречно сечение, поради някои специфични особености във формата. За една сфера например се приема $S=\pi r^{2}\,$ , а не нейната повърхност $\!\ 4\pi r^{2}$;
• $C_{x}$ - коефициент на челното аеродинамичното съпротивление (Шаблон:Lang-en).
• V - е скоростта на обекта спряма флуида. Силата на въздушното съпротивление много силно зависи от квадрата на скоростта и в това равенство за намаляване на тази сила при някаква приета постоянна висока скорост може да се променят в някакви граници напречната на движението площ на тялото.

C_x (записва се и като C_d и C_w) е безразмерна величина и зависи изключително от формата на конструкцията и обтекаемостта на движещото се тяло. Другите сили на съпротивление при движение, като например повърхностното триене, са значително по-малки.

Коефициента на челното съпротивление при движение от горното равенство се дефинира като:

$C_{\mathrm {x} }\,$ =${\dfrac {2F}{\rho V^{2}S}}\,$

Коефициентът на челното аеродинамично съпротивление е безразмерно число по-малко от 1. В съвременните конструкции леки автомобили C_x < 0,3. За самолета Cessna 172, например, коефициентът за челно съпротивление при нулева подемна сила е 0,0319, а еквивалентната площ на съпротивлението му е 0,52 m².

Практическо използване на ефекта

Управляемо увеличаване на челното съпротивление за намаляване на скоростта се прилага при скоростните летателни апарати и влакове с аеродинамични спирачки или наричани още въздушни спирачки. Това са управляеми повърхности разположени върху фюзелажа на самолета или влака. Тяхното задействане рязко увеличава челното съпротивление и намалява скоростта на движение на превозното средство, но то като действие не оказва влияние върху подемната сила на летателния апарат, създавана при движението. В авиацията се използват и друг вид въздушни спирачки разположени върху крилата, т. нар. интерцептори, чието основно действие е намаляването на подемната сила по време на полет. С тях по-ефективно се управлева напречната устойчивост на самолета, а при приземяване с действието си те намаляват възможността от повторно излитане и "подскоци" по пистата, както и подобряват сцеплението на кацащия летателен апарат със земята.

Галерия

• 
  Въздушна спирачка в края на фюзелажа на щурмовия самолет Blackburn Buccaneer
• 
  Въздушни спирачки на пътнически самолет
• 
  Комбинирана спирачна система със спирачен парашут на космическата совалка Дискавъри
• 
  Въздушна спирачка на електровлак Fastech 360

Вижте също

Уикипедия разполага с Портал:Авиация

• Аеродинамичен тунел
• Ламинарен поток
• Турбулентност
• Механизация на крилото
• Устройство за излитане и кацане