Часть-1. Сказочная Теоретическая аэродинамика

В последнее время я стал более активно продвигать мысль о том, что вся теоретическая подоплека, о возникновении Подъемной Силы на крыле, является просто на просто красивой сказкой. И эта сказка не имеет ничего общего с реальными процессами, происходящими с крылом при его движение через плотный и вязкий воздух. Просто уже надоело вранье, и полное отсутствие Физики в данном вопросе.

Эту статью можете расценивать как первый гвоздь в крышку гроба «современной теоретической аэродинамики», которая уже более 100 лет и по сей день рассказывает нам красивую сказку о том, как: 
«человек подсмотрел строение крыла у птиц, о том, что из-за специально сделанного «бугра» или «горба» над крылом – «поток» проходит более длинный путь, о том, что проходя более длинный путь за тоже самое время – верхний «поток» ускоряется, а более большая скорость верхнего «потока» по отношению к нижнему «потоку» якобы по уравнению Бернулли приводит к снижению давления над крылом. И не просто приводит к снижению давления, а снижает давление так сильно, что многотонная машина серебристой молнией взмывает в небеса.»

А что здесь не так? – спросите Вы.
А вес просто вранье! – отвечу Вам я, все просто красивая сказка и не более того – просто миф!
Но ведь самолеты летают? – спросите Вы. Как так может быть, что самолеты летают, а аэродинамика не правильная?
А вот так: Аэродинамику для начала надо поделить на две части и понимать тот факт, что одна часть не совместима с другой, а именно:
Современная ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ аэродинамика – это антинаучное нагромождение мифов и сказок, которые напрямую идут в разрез с фундаментальной Физикой. В частности со Вторым законом Ньютона.
А вот ПРАКТИЧЕСКАЯ аэродинамика – это обдув макетов крыльев и самолетов, а также их отдельных частей в аэродинамической трубе и получение ПРАВИЛЬНОГО, КОНЕЧНОГО результата: значений аэродинамических сил возникших на крыле.

Так вот, самолеты строятся и проектируются на основании готовых ответов от ПРАКТИЧЕСКОЙ аэродинамики (по результатам из аэротрубы (АДТ)), а современная ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ аэродинамика – это лапша на наших ушах, которая не имеет ничего общего с теми реальными процессами, которые происходят с крылом в «потоке» воздуха при реальном полете самолета. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ аэродинамика живет своей совершенно отдельной жизнью – это такой фольклор с шутками, прибаутками , танцами и плясками с бубном вокруг самолета. 
Так мы все заблуждаемся? – спросите Вы. Как такое возможно?
А очень просто и элементарно!  Дело в том, что мы не знаем фундаментальную Физику и по этой причине из нас очень просто сделать малограмотных и плохо образованных дурачков.
Основной посыл аэродинамического учения звучит так: «А сейчас дорогие ребята, мы вам на пальцах объясним как летает самолет! И для этого вам в принципе можно не знать Физику, т.к. все очень просто!!!». И дальше нам без всякой Физики начинают рассказывать сказку, что молекулы, проходящие более длинный путь над крылом  ускоряются, а по уравнению Бернулли там где больше скорость там ниже давление   и . . . . и дальше по тексту. И в конце вывод: «Вот теперь мы знаем и понимаем, как летает многотонная машина»!

И ни одной формулы ни чего про физику, просто пара тройка предложений и вуаля: все мгновенно становятся отличниками по аэродинамике (можно идти играть в футбол).
«Ээээ. . . . скажите Вы мне, а вот тут ты приврал, дорогой товарищ, есть формула подъемной силы крыла и выглядит она вот так:               
                Fy = 1/2p * V2 * S * Сy,

и по ней рассчитывают подъемную силу крыла, а еще можно посчитать по уравнению Бернулли, а еще можно по Жуковскому Н.Е. и по Ньютону.

                Отвечаю: (и теперь будет немного посерьезнее)

  Подъемная Сила на крыле не рассчитывается по уравнению Бернулли. Связано это с тем, что по уравнению Бернулли вообще ничто и ни кем и никогда не рассчитывается, т.к. уравнение Бернулли – это теоретическая, математическая выкладка для так называемой «идеальной и несжимаемой жидкости», которая сама по себе является сказочно-выдуманной. На планете Земля такой жидкости нет и не может быть в принципе.  Поэтому те, кто верят, что по уравнению Бернулли можно что-то посчитать, просто являются плохо образованными и малограмотными с точки зрения фундаментальной Физики. А ценность данного уравнения состоит в том, что оно дает понимание как при возрастании Динамического давления в одной конкретной точке пространства на эту же самую величину падает Статическое давление в этой же точке пространства, поэтому Полное давление в данной точке(как сумма динамики и статики) – остается неизменным, т.е. Constanta. Если вывод уравнения Бернулли перевести немного в более веселый тон, то он будет звучать примерно так:
«Дорогие ребята! Сколько бы вы воду по трубам не гоняли, и с какой бы скоростью вы воду по трубам не гоняли – полное давление в трубе будет оставаться НЕИЗМЕННЫМ! Оно не зависит от диаметра труб и от скорости жидкости или газа, которые «бегут» по данным трубам.»
Именно для того чтобы сделать теоретическую выкладку о том, что полное давление в трубе остается НЕИЗМЕННЫМ – Бернулли и ввел понятие НЕСЖИМАЕМОСТИ жидкости. Дело в том, что НЕСЖИМАЕМОСТЬ и она же неразжимаемость – это и есть запрет на изменение Давления.

Здесь мы цепляемся за лженаучную теорию МКТ, которая учит нас дурате о том, что Давление это стуканье молекул своими головами об стенки сосудов и друг с дружкой. А само вечное летание молекул происходит потому, что есть температура. Поэтому немного отвлечёмся на теорию МКТ:
 Дурь теории МКТ примерно выглядит так: за счет того что есть температура как таковая, то эта температура есть ничто иное как Скорость вечного летания молекул. И вот вечно летающие молекулы бьются своими головами об стенки сосуда и друг с дружкой и вот эти удары и есть Давление. Поражает полная безграмотность тех, кто верит в такую дурь. Дело в том, что масса одной молекулы составляет «чего то там» в -23й степени, и даже если предположить, что молекулы носятся как сумасшедшие на скоростях 1000м/сек., то импульс от удара одной молекулы будет составлять «чего то там» в -20й степени.
Т.е. мы получаем вот такой импульс от удара одной молекулы: P = V * m = 0.000 000 000 000 000 000 065
Возникает вопрос: «А как совершенно НУЛЕВОЙ импульс удара образует давление в 1атм.= 10 330кгс/м2? ….ААА?» И тут по ушам нам проходят очередной байкой, которая звучит так: «А молекул очень много и импульсы от большого количества молекул СКЛАДЫВАЮТСЯ (суммируются)». И мы верим в эту дурь потому как являемся безграмотными и плохо образованными. А все дело в том, что импульсы не складываются и не могут складываться по определению. Импульс удара – это кратковременное создание давления в точке удара, которое начинается от нуля и заканчивается нулем, а следующий импульс следующего удара опять  начинается от нуля и заканчивается нулем. По этой причине складываться они не могут, т.к. складывать нечего. Все импульсы заканчиваются нулем. В общем и целом надо понимать одну очень простую вещь: теорию МКТ написали откровенные дураки и написана она для дураков.

А умные люди должны понимать, что внутреннее Давление в жидкостях и газах – это степень сжатия жидкости или газа. Правильно, с точки зрения фундаментальной Физики, надо говорить так:
Давление – это степень КОНЦЕНТРАЦИИ молекул в единице объема. Т.е. чем больше молекул в единице объема, тем больше давление, а чем меньше молекул в единице объема, тем меньше давление. Ну естественно мы говорим о том, что и там и там температура неизменна. Температура, как правило, влияет на давление в закрытых (герметичных) объемах. А так как мы говорим об аэродинамике, то говорить об изменении давления от температуры для закупоренных банок и шариков …… это просто треп.
Поэтому самое главное, что надо понимать про давление, так это то, что чем ближе молекулы расположены друг к дружке тем давление больше, а чем дальше молекулы расположены друг от дружки, тем давление меньше и при этом молекулы могут ВООБЩЕ никуда не «летать». Они могу стационарно стоять на одном месте друг относительно дружки с нулевыми скоростями, а давление при этом будет и 1 и 2 и 3 и даже 100 Атм, давление зависит от концентрации молекул, а не от их "летания" и "стуканья". Как пример могу привести одну неоспоримую истину: на многих заводах используют сжиженный азот. Перевозят его в специальных емкостях. Так вот: температура азота равна где то -196°С, а давление у него при этом где то 1,1…1,2 Атм. Это делается для того, чтобы азот из емкости пошел к потребителю, когда откроют кран. Это яркий пример того, что давление создается не «летанием» молекул за счет скорости от температуры, а их концентрацией.

Итак продолжим про аэродинамику:
На заре авиации у «аэродинамистов» (так я придумал обзывать воинствующих адептов от теоретической аэродинамики) была формула Ньютона  - формула динамической нагрузки (давления) от ветрового потока (напора): Q = 1/2p * V2 [Н/м2]   или  Q = 1/2p * V2/9,8 [кгс/м2] , т.к. 1кгс = 9,8Ньютонов.
Ньютон вывел данную формулу на основании теории передачи импульса. Сама формула импульса имеет вид P=mV. Но давление – это удельная сила, сила действующая на одну единицу площади (P=F/S) и не просто площади, а площади стоящей под прямым углом к потоку. Или как еще принято в физике: под НОРМАЛЬЮ к потоку, т.е. под перпендикуляром к потоку. Или еще эту площадь называют: МИДЕЛЬ.
Поэтому чтобы получить Силу действующую на тело, которое стоит под углом к потоку, надо Давление (Q) умножить на МИДЕЛЬ (S*Sin(a), и мы получим:
F = Q*S*Sin(a) = 1/2p*V2*S*Sin(a), где:
 Sin(a) – это синус Угла Атаки (далее УА). По своей математической сущности Sin(a) – это поправочный коэффициент на объем воздуха, который контактирует (взаимодействует) с нижней плоскостью крыла в течении 1 секунды, а крыло при этом находиться на определенном УА = (а)-«альфа».
(V) – скорость потока воздуха, а (p)=1,26кг/м3 - (ро)плотность воздуха при +15°С на уровни моря при атмосферном давлении 760мм.рт.ст.
Также надо понимать, что в данной формуле p*V*S*Sin(a) – это Масса воздуха, которая контактирует (взаимодействует) с нижней плоскостью крыла в течении 1 секунды.
А вот зачем все поделили на «ДВА» - лично мне не известно! Скорей всего 1/2 - это усредненная сумма (результирующая Сила) последовательных импульсов в течении одной секунды во время самого процесса передачи этих самых импульсов, формула:

F = 1/2 * P / 1сек., где
P – это Ньютоновский импульс P=mV
Получаем: F = 1/2 * mV / 1сек.

В современной физике в строительных ВУЗах это Сила имеет название и изучается как: «Ветровая нагрузка на здания и сооружения». А  в физике эта Сила называется: «Сила полного аэродинамического сопротивления - (R)» (не путать с Силой ЛОБОВОГО сопротивления (Fx)).
А вот в авиации и в тамошних «учебниках» по аэродинамике эта сила называется: «Полная Аэродинамическая Сила - (R)». И там уже убрали мысль о том, что данная сила является силой «аэродинамического сопротивления». Теперь если «аэродинамистам» сказать, что самолет летает за счет того, что испытывает на своем пути СОПРОТИВЛЕНИЕ воздуха, то они будут очень долго смеяться…. (но это будет смех не от большого ума . . . . .)


              Теперь перейдем к тому, я что такое Подъемная Сила (далее ПС или Fy).

А подъемная сила – это проекции силы (F) на вертикальную ось (Y). Поэтому обозначаться она должна как (Fy)  и надо понимать, что эта сила ВСЕГДА направлена строго вертикально вверх. Посему формула Подъемной сила имеет вид:

                Fy = F * Cos(b), где (b) – это угол между вектором Силы (F) и ВЕРТИКАЛЬЮ.

И еще раз подчеркну, что Подъемная сила – это Сила направленная ВСЕГДА строго ВЕРТИКАЛЬНО ВВЕРХ, в отличии от тупых «учебников» по теоретической аэродинамике по которым (Fy) может быть направлена хрен знает куда, т.к. с какого-то бодуна  или перепугу там она ВСЕГДА является перпендикуляром к набегающему потоку. А на самом деле ПС - это сила которая должна компенсировать силу тяжести, а это возможно только силой, которая направлена в противоположном направлении от силы тяжести.
И теперь если мы соберем все формулы в одну, то получим Формулу от Ньютона, по которой аэродинамика пыталась найти Подъемную силу на крыле на заре развития воздухоплавания:

        Fy = 1/2p * V2 *S * Sin(a) * Cos(b)     соответственно:        Fх = 1/2p * V2 *S * Sin(a) * Sin(b)

Но случилось страшное:
В 1871 году в Англии была построена первая в мире аэродинамическая труба. И обдув крыльев в трубе показал, что подъемная сила в среднем в ШЕСТЬ раз больше чем по расчету по Формуле Ньютона. Ньютона заочно и посмертно объявили тормозом в развитии авиации, хотя сам старик Ньютон для аэродинамики эту формулу не писал и не давал, Авиаторы ее взяли на свое вооружение самостоятельно (по своей душевной простоте), т.к. своих мозгов что-то придумать у них не было.
Но всегда гораздо легче в тупости обвинить давно усопшего, потому что получилось вот такая практическая ХРЕНЬ:
               
                Fy = 1/2p * V2 *S * Sin(a) * Cos(b) * 6

Короче: «аэродинамисты» поняли, что они вообще ничего не поняли: как летает самолет, и откуда берется Подъемная сила. Коэффициент ШЕСТЬ – это позор всей теоретической аэродинамике как «науке».
Вот тогда-то и начались мучительные поиски теоретической подоплеки происходящего физического процесса на крыле в «потоке» воздуха. «Аэродинамистами» было принято ДВА решения, для того чтобы спрятать свой позор:

 Решение №1
Чтобы коэффициент ШЕСТЬ не мозолил глаза  и чтобы не «ходить по нужде против ветра»: (не обвинять Ньютона в том, что он дурак) было принято решение оставить формулу Ньютона как основу, но объединить (Sin(a) * Cos(b) * 6) в один поправочный коэффициент. И назвали его Cy – коэффициент подъемной силы. Получилось вот так:

                Cy = Sin(a) * Cos(b) * 6, а формула Подъемной силы приобрела вот такой вид:               

                Fy = 1/2p * V2 *S * Сy

 По своей сути (Cy) – это подгонка задачи под правильный ответ. Поэтому посчитать подъемную силу крыла Вы не сможете, т.к. (Cy) получается экспериментальным путем, путем обдува крыла в аэротрубе. Другими словами, пока Вы не получите коэффициент подгонки решения задачи под правильный ответ (показания аэродинамических весов), вы ничего посчитать не сможете, т.к. основа формулы: (1/2p * V2) – это удельная Сила ветра от скорости ветра на 1м2 на плоскость стоящую под перпендикуляром к потоку. А ветру совершенно пофигу, что он обдувает под прямым углом: лист фанеры, крыло или кусок бревна, дуб или березу!
Поэтому когда нам говорят, что кто-то как-то рассчитывает подъемную силу на крыле, то нам просто навешивают лапшу на уши. Никто ничего посчитать не может и никто ничего еще не посчитал, т.к. на самом деле тупо берутся практические показания из аэротрубы на основе ранее проведенных обдувов, которые просто вносят поправку на усредненный коэффициент «ШЕСТЬ».
Для одних профилей средний коэффициент «ШЕСТЬ» будет равен = 5.6 , а для других профилей средний коэффициент «ШЕСТЬ» будет равен = 6.4. Какой бы профиль крыла вы не делали, Вы просто тупо будите гонять Сy для определенного угла атаки в пределах ±10% от  Sin(a) * Cos(b) * 6.
(кстати «дедушка» Жуковский Н.Е. отличился тем, что свой поправочный коэффициент «6,3» запрятал как «2пи», кода придумал несусветную математическую ЧУШЬ под названием: «бесконечный вихрь на бесконечном размахе крыла». Его последователи – современные «физики-аэродинамисты-сказочники» называют это: «циркуляция потока вокруг контура крыла». Когда я на своем жизненном пути встречаю людей которые во все это верят, то я честно говоря не знаю что делать: плакать или смеяться. Особенно страшно становиться когда в эту ЧУШЬ верят так называемые доктора и кандидаты физико-математических «наук».)

 Решение №2  - это выдумка про УСКОРЕНИЕ потока над крылом для затаскивания «за уши» в теоретическую аэродинамику уравнения Бернулли, которое вообще ни какого отношения к аэродинамике и к Физике не имеет.
Почему вспомнили про уравнение Бернулли и как его притащили "за уши" в аэродинамику расскажу в Части-2. Также расскажу, что уравнение Бернулли совсем не о том, о чем нам рассказывает аэродинамика и современная физика.

В Части-3, расскажу более подробно о теории Жуковского "о циркуляции потока вокруг крыла". Думаю что эту антинаучную теорию, мог придумать только человек с математическим образованием, т.к. человек с образованием по ФИЗИКЕ до такой ерунды додуматься не может в принципе!