Teoria zmienności energii - Energy–maneuverability theory

Teoria zwrotności energii jest modelem osiągów samolotu. Została opracowana przez pułkownika Johna Boyda , pilota myśliwca, i Thomasa P. Christie , matematyka z Sił Powietrznych, i jest przydatna do opisywania osiągów samolotu jako sumy energii kinetycznej i potencjalnej lub energii specyficznej dla samolotu . Wiąże ciąg , masę , opór aerodynamiczny , powierzchnię skrzydeł i inne charakterystyki lotu samolotu w model ilościowy . Pozwala to na przewidywanie i porównywanie zdolności bojowych różnych samolotów lub potencjalnych kompromisów projektowych .

Formuła

Wszystkie te aspekty osiągów samolotu są skompresowane do jednej wartości według następującego wzoru:

${\ Displaystyle {\ zacząć {tablica} {rcl} P_ {S} & = & V \ lewo ({\ Frac {TD} {W}} \ prawej) \ \ \ \ V & = & {\ tekst {prędkość}} \ \T&=&{\text{Nacisk}}\\D&=&{\text{Drag}}\\W&=&{\text{Waga}}\end{array}}}$

Wstęp

Innymi słowy, właściwa nadwyżka energii jest proporcjonalna do stosunku sił napędowych netto do masy samolotu i proporcjonalna do prędkości. (Należy pamiętać, że wymiarowo , ma jednostki o „szybkości”, a nie „ specyficzna energia ” (energii na jednostkę masy)). ${\displaystyle P_{S}}$

Siłę napędową netto oblicza się, obliczając zdolność silnika do poruszania się samolotem po uwzględnieniu tarcia i innych problemów aerodynamicznych, które spowalniają samolot. Stosunek jest podobna do , w stosunku ciągu do masy , który jest również stosowany jako wskaźnik jakości dla samolotów i rakiet. Normalizując siły napędowe do ciężaru samolotu, staje się jasne, jak wydajny jest samolot. Bardzo duży silnik może być w stanie wytworzyć ogromny ciąg, ale może być tak ciężki, że nawet sam się nie uniesie. Stosunek jest jednością, gdy silnik jest wystarczająco mocny, aby utrzymać stałą prędkość samolotu na trajektorii wznoszenia o 90 stopni. Myśliwce, takie jak F-16, mają współczynnik T/W bliski 1, w zależności od masy paliwa i uzbrojenia. ${\textstyle {\frac {TD}{W}}}$${\textstyle {\frac {T}{W}}}$${\textstyle {\frac {TD}{W}}=1}$

Różnica między i polega na tym, że nie obejmuje skutków tarcia i innych strat aerodynamicznych. Kiedy samolot porusza się bardzo wolno, straty te są niewielkie i można je zignorować. Jednak nie opisuje dokładnie osiągów samolotu w normalnych warunkach eksploatacyjnych. Uwzględniając opór we wzorze, aerodynamika samolotu jest również podsumowana w wartości. ${\textstyle T/W}$${\textstyle {\frac {TD}{W}}}$${\textstyle T/W}$${\textstyle T/W}$${\displaystyle P_{S}}$

Specyficzny model nadmiaru energii jest proporcjonalny do prędkości samolotu. Oznacza to, że im szybciej samolot jest w stanie latać, tym lepszy będzie jego wynik. Inne części tego modelu (ciąg, opór i waga) mogą powiedzieć, że samolot jest doskonały, ale dobry wojownik musi też lecieć szybko.

Historia

Boyd , pilot amerykańskiego myśliwca odrzutowego w wojnie koreańskiej , zaczął rozwijać teorię na początku lat 60. XX wieku. On połączył siły z matematyk Thomas Christie w Eglin Air Force Base w użyciu szybki komputer stacji bazowej porównać koperty wydajności z amerykańskiego i sowieckiego samolotu z Korei i Wietnamie Wars . W 1964 roku ukończyli dwutomowy raport ze swoich badań. Manewrowość energii została zaakceptowana w siłach powietrznych USA i przyniosła poprawę wymagań dla myśliwców F-15 Eagle, a później F-16 Fighting Falcon .

Zobacz też

• Mechanika Lagrange'a

Uwagi

Bibliografia