АВИАЦИОННЫЙ СЛОВАРЬ

Динамический напор

Что означает «Динамический напор»

Кинетическая энергия единицы объёма набегающего воздушного потока; определяет все аэродинамические силы.

Чтение: около 2 мин
Формула
q = ρV²/2
Единицы
Па (Н/м²)
Растёт
с квадратом скорости
Предельное значение
ограничено прочностью конструкции

Что описывает величина

Динамический напор показывает, сколько энергии движения несёт воздух на единицу объёма. Именно он стоит в основе аэродинамических сил: подъёмная сила, лобовое сопротивление и боковые силы пропорциональны напору, площади и безразмерному коэффициенту. Удвоение скорости увеличивает напор вчетверо, а вместе с ним и все силы, действующие на конструкцию, поэтому при больших скоростях самолёты работают на пределе по прочности и по управляемости.

q = ½ · ρ · V²
q
динамический напор, Па
ρ
плотность воздуха, кг/м³
V
скорость относительно воздуха, м/с

При V = 250 м/с и ρ = 1,225 кг/м³ напор равен около 38 кПа.

Связь с приборами

Скоростной напор измеряет трубка Пито: она ловит полное давление, а статический приёмник — давление окружающего воздуха. Разность этих давлений и есть динамический напор. Указатель скорости, градуированный по стандартной плотности на уровне моря, переводит этот напор в приборную скорость. Поэтому стрелка показывает напор, а не истинную скорость, и на высоте приборная скорость заметно меньше истинной.

  • Полное давление: поток, заторможенный в трубке Пито.
  • Статическое давление: воздух вокруг самолёта.
  • Разность давлений: динамический напор.
  • Шкала прибора: пересчёт напора в скорость при плотности на уровне моря.

Ограничения по напору

Для каждого самолёта определяют предельный скоростной напор. Он ограничивает нагрузку на оперение, остекление, створки и крыло. У истребителей с большой тягой ограничение по напору нередко жёстче, чем по числу Маха: на малой высоте можно разогнаться до скорости, при которой конструкция не выдержит. Поэтому в руководствах задана максимальная приборная скорость VNE для нижних эшелонов и максимальное число Маха на верхних.

Динамический напор при разных скоростях (ρ = 1,225 кг/м³)
Скорость, км/чНапор, Па
100472
2502 953
50011 812
90038 281

Напор в расчётах прочности

Максимальный скоростной напор — основа расчётов нагрузок на рули и механизацию. Шарнирные моменты рулей растут пропорционально напору, и при больших скоростях рули без усилителей становятся неподъёмными. Именно поэтому на скоростных самолётах применяют гидроусилители и электродистанционное управление, а нагрузка на ручку имитируется специальными пружинами.

Примечание

Область полёта на диаграмме «скорость — высота» ограничена тремя барьерами: минимальной скоростью (сваливание), максимальным напором (прочность) и максимальным числом Маха (волновой кризис). Между ними лежит рабочая область самолёта.

Источники