Lentokoneita ja niiden tekniikkaa ja ominaisuuksia

[QS]

Keskustelijat unohtavat selvästi Newtonin viidennen lain (IV laki on se gravitaatiolaki). Newtonin kolmas laki on \(F_a = m a\) ja Newtonin viides laki on\( F_b=m b\). Klassinen virhe on samaistaa Newton III ja V laki kirjoittamalla \(F=m a\) ja \(F =m b\), joka selvästi johtaa yhtälöön \(F-F= m a -m b =0\), josta seuraa täysin virheellisesti \(a=\)b!

Tähän liittyy myös Newtonin VI laki, joka koskee havaitsijoita. Laki sanoo, että kun kukaan ei mittaa suuretta, niin se on automaattisesti vakio. Tästä seuraa tärkeä johtopäätös, että kaikki mittausvirheet voidaan eliminoida siten, että lopetetaan mittaaminen.

[Eusa]

Mitä esitän muka sekavasti?

Puhut eri formalismia. AI:n selitys fysiikan formalismille:

Fysiikan formalismi viittaa matemaattiseen jäsennys- ja kuvaustapaan, jolla fysikaalisia ilmiöitä, teorioita ja luonnonlakeja mallinnetaan. Se on järjestelmä, joka käyttää symboleita, yhtälöitä ja matemaattisia operaatioita (kuten differentiaaliyhtälöitä tai lineaarialgebraa) fysiikan lakien täsmälliseen esittämiseen.
Tärkeimpiä piirteitä fysiikan formalismissa:

Matemaattinen perusta: Fysiikan formalismi perustuu työkaluihin, jotka ovat osoittautuneet tehokkaiksi todellisuuden kuvaamisessa, kuten kentän käsitteeseen.
Klassinen ja moderni fysiikka: Klassisessa mekaniikassa käytetään esimerkiksi Newtonin lakeja, kun taas moderni fysiikka (kuten kvanttimekaniikka) hyödyntää Diracin formalismia tai stokastisia prosesseja.
Teoreettinen kehys: Esimerkiksi Palatini-formalismi on yksi gravitaatioteorioiden muoto.
Kokeellisuus: Vaikka formalismi on matemaattista, fysiikka on kokeellinen luonnontiede, joka tutkii maailmankaikkeuden vuorovaikutuksia, ja formalismi auttaa ennustamaan näiden vuorovaikutusten lopputuloksia.

Siis käytät suhteellisuutta kuvaamaan etanan nopeudella kulkevia lentokoneita.

Ei liity mitenkään relativistisiin nopeuksiin, että vaadin vain kausaalivälitteisiä itseiskiihdyttäviä vuorovaikutusvoimia sovellettavaksi - ei näennäisiä.

Eikö kuitenkin pärjää arkisilla käsitteillä kun lentokoneista on kysymys? Gravitaatio eli avaruuden kaarevuus on erikoistiedettä kun mennään sen omaan kehykseen mutta arkikehyskin tuottaa mestarijalkapalloilijoita jotka saa pallon maaliin suurella taidolla. Näin kerran kun pelaaja teki maalin jalat taivasta kohden eli potkaisi nurin päin pallon verkkoon. Tämä todistaa että arkiformalismi tuottaa hyviä tuloksia.
Se että suhteellisuudessa on eri formalismi kertoo ilmeisesti tarpeesta helpottaa laskemista. Se on hyvä peruste laskemisen kannalta mutta arjen kannalta liian monimutkainen.

No. Tää on kuitenkin tiedepalsta.

No mitä lisäarvoa saadaan lentokonefysiikkaan Newtonin ulkopuolelta?

Ymmärrystä teoreettisista periaatteista hyvin dynaamisessa nosteen ajatuskokeessa.

[pähkäilijä]

Siipi aiheuttaa ilmavirran alaspäin, eli kappale aiheuttaa voiman toiseen ”kappaleeseen” ilmamassaan. Ilmamassa aiheuttaa vastavoiman siipeen eli nostovoiman - voimat kohdistuvat eri kappaleisiin

Virtauksen paineen seurauksena siiven pinnan pisteisiin kohdistuu voima \(F_n\), joka on pinnan normaalin suuntainen. Siivestä kohdistuu virtaukseen vastakkainen voima \(-F_n\). Nämä ovat Newtonin III lain mukaiset voimat.

Virtauksen liikkeen seurauksena siiven pinnan pisteisiin kohdistuu tangentin suuntainen voima \(F_t\), joka on osa aerodynaamista vastusta. Pinta kohdistaa virtaukseen vastakkaisen voiman \(-F_t\), jonka seurauksena rajakerroksen virtausnopeus pienenee, ja ilman tarvittavaa moottoritehoa myös koneen nopeus pienenee. \(F_t\) ja \(-F_t\) ovat Newtonin III lain mukaiset voimat.

Painovoima \(F_g\) kohdistuu siiven painopisteeseen, joka on painovoiman vaikutuspiste. Maan painopisteeseen kohdistuu vastakkainen voima \(-F_g\). Nämä ovat Newtonin III lain mukaiset voimat.

Lentokentällä seisova lentokone aiheuttaa gravitaatiovoimallaan voiman alaspäin, ja maanpinta kohdistaa vastavoiman lentokoneeseen ylöspäin – voimat kohdistuvat eri kappaleisiin

Maan pinta kohdistaa koneen telineisiin tukivoiman \(F_n\), ja telineet Maan pintaan vastakkaisen voiman \(-F_n\). Nämä ovat Newtonin III lain mukaiset voimat.

Painovoima \(F_g\) kohdistuu koneen painopisteeseen. Maan painopisteeseen kohdistuu vastakkainen voima \(-F_g\). Nämä ovat Newtonin III lain mukaiset voimat.

Ilmamassan kannattelema lentokone aiheuttaa gravitaatiovoimallaan (painovoimalla) voiman alaspäin + ylöspäin suuntautuvien kiihtyvyyksien tuottamat voimat alaspäin, ja ilmamassa aiheuttaa vastavoiman ylöspäin lentokoneeseen (nostovoimalla) - voimat kohdistuvat eri kappaleisiin

Painovoima kohdistuu koneen painopisteeseen, ja vastakkainen voima Maan painopisteeseen. Nämä ovat Newtonin III lain mukaiset voimat.

Virtauksesta siipeen ja runkoon kohdistuu normaalin suuntaiset voimat pinnan jokaisessa pisteessä. Pinnan jokainen piste kohdistaa virtaukseen vastakkaiset voimat. Nämä ovat Newtonin III lain mukaiset voimat.

Onko tuossa 1. liikkeen suuntainen "kitkavoima" 2. koneen painon kumoava voima? Näin olisi jako kahteen voimaan jotka on 90 asteen kulmassa toisiinsa nähden. Miten käsitellään 45 asteen kulmassa oleva voima? Eikö se ole vaan tuulitunnelissa ajon jälkeen hienosäädettävissä?

Tässä vielä lisäys atomitasolta, AI:
AI-yhteenveto
Ilmassa olevien atomien ja molekyylien (kuten typen
ja hapen
) keskinopeus 1 barin paineessa riippuu lämpötilasta. Huoneenlämmössä (n. 20 °C eli 293 K) ilmamolekyylien keskimääräinen nopeus (RMS-nopeus, root-mean-square) on noin 470–500 metriä sekunnissa (m/s).
Tärkeimmät tekijät:

Lämpötila: Nopeus kasvaa lämpötilan noustessa.
Massa: Kevyemmät molekyylit liikkuvat nopeammin kuin raskaammat samassa lämpötilassa.

Huomautus: Paineella (1 bar) on vain vähäinen suora vaikutus yksittäisen hiukkasen nopeuteen, jos lämpötila pysyy samana; paine vaikuttaa pääasiassa molekyylien tiheyteen (törmäysten määrään).

500m/s = 1800 km/t, järkyttävä keskinopeus. Tämähän on jo kentällä vaikkei kone liikkuisi. Ei ole helppoa laskea aerodynamiikkaa. Yhden atomin saa helposti laskettua mutta kokonaisuus on ihan eri asia.

[QS]

Onko tuossa 1. liikkeen suuntainen "kitkavoima"

On

2. koneen painon kumoava voima?

Joo, nostovoima, joka on saman suuruinen kuin koneeseen kohdistuva painovoima, mutta vastakkais-suuntainen.

Näin olisi jako kahteen voimaan jotka on 90 asteen kulmassa toisiinsa nähden. Miten käsitellään 45 asteen kulmassa oleva voima?

Siten että aerodynaamisen voimavektorin horisontaalisen komponentin nimi on vastus, ja vertikaalinen komponentti on nostovoima.

Kun työnnät kappaletta yläviistoon 45 asteen kulmassa, niin se nousee ylös ja samalla etenee vaakasuunnassa. Voit jakaa voiman kahteen komponenttiin, ja nimetä ensimmäisen vaikka nostovoima tai kohotusvoima tai ylösnousemusvoima, ja vaakakomponentin nimeksi vaikka työntövoima tai vaakavoima tai etäännyttämisvoima. Voit nimetä ihan vapaasti.

Siipien yhteydessä puhutaan nostovoimasta ja vastuksesta.

[Eusa]

Joo, nostovoima, joka on saman suuruinen kuin koneeseen kohdistuva painovoima, mutta vastakkais-suuntainen.

a) Nostovoimalla tarkoitetaan virtausnostetta, joka on kohtisuorassa teholliseen virtaukseen = noste
b) Koneeseen ei kohdistu painovoima vaan ilmamolekyylien paine
c) Nosteen pystysuora komponentti aiheuttaa vakiolentokorkeuden lennossa yhtä suuren kiihtyvyyden ylöspäin kuin ympäröivällä tyhjöllä on 4-nosteesta

[pähkäilijä]

Onko tuossa 1. liikkeen suuntainen "kitkavoima"

On

2. koneen painon kumoava voima?

Joo, nostovoima, joka on saman suuruinen kuin koneeseen kohdistuva painovoima, mutta vastakkais-suuntainen.

Näin olisi jako kahteen voimaan jotka on 90 asteen kulmassa toisiinsa nähden. Miten käsitellään 45 asteen kulmassa oleva voima?

Siten että aerodynaamisen voimavektorin horisontaalisen komponentin nimi on vastus, ja vertikaalinen komponentti on nostovoima.

Kun työnnät kappaletta yläviistoon 45 asteen kulmassa, niin se nousee ylös ja samalla etenee vaakasuunnassa. Voit jakaa voiman kahteen komponenttiin, ja nimetä ensimmäisen vaikka nostovoima tai kohotusvoima tai ylösnousemusvoima, ja vaakakomponentin nimeksi vaikka työntövoima tai vaakavoima tai etäännyttämisvoima. Voit nimetä ihan vapaasti.

Siipien yhteydessä puhutaan nostovoimasta ja vastuksesta.

Aha niin tietysti jaetaan komponentteihin. Kuitenkin laskut menee niin monimutkaisiksi että joudutaan käyttämään tuulitunnelia jos laite vaan mahtuu siihen. Turbulenssit on vissiin pahimpia, farmariauton takalasi likaantuu nopeasti mutta hatchbackin loivempi takalasi pysyy puhtaana, pieni kaltevuusmuutos lasissa muuttaa turbulenssejä.

[tuulispää]

Tuulitunneli ei kerro juuri mitään...ainakaan tuulivoimaloissa.

[Eusa]

Tuulitunneli ei kerro juuri mitään...ainakaan tuulivoimaloissa.

Tuulitunnelikokeet on yleisesti / lähtökohtaisesti tehtävä aidon kokoisilla tuotteilla tai jos toteuttaa pienoismalleilla, tulee olla aidonkokoisista osista parametriajot, koska Reynolds ja pinta-ala vs tilavuus vs teho vs... ei ole muuten monimutkaisista virtauksista konvertoitavissa malliajoihin.

[tuulispää]

Tuulitunneli ei kerro juuri mitään...ainakaan tuulivoimaloissa.

Tuulitunnelikokeet on yleisesti / lähtökohtaisesti tehtävä aidon kokoisilla tuotteilla tai jos toteuttaa pienoismalleilla, tulee olla aidonkokoisista osista parametriajot, koska Reynolds ja pinta-ala vs tilavuus vs teho vs... ei ole muuten monimutkaisista virtauksista konvertoitavissa malliajoihin.

Kasittääkseni juuri se tunneli ise aiheuttaa ongelmia...koska tuuliovoimalan virtaus leviää itse laitteen takana ja sivuilla.

Ainakin näin aikoinaan arvioitiin miksi McDonnell Aircraftin vertikaalimylly oli yli 51% hyötysuhde tunnelissa mutta vain 40% isossa koossa ulkona.

Voi olla että nän vain sitten epäonnistuminen kuitattiin tunnelin syyksi.

[QS]

Kiinalainen some-alusta kai tietää mistä viime aikoina on keskusteltu, kun työnsi tämän näytölleni. Mutta hyvin tiivistetty Navier Stokes yhtälöt