Форумы paraplan.ru ParaForum Теория Мысль про воздух окружающий параплан
О.Бендер
АвторТемы
пилот XC
28 Июн 2019
Мысль про воздух окружающий параплан
Часто встречал на форуме и не только убеждение, что если скорость ветра 5 м/с то он добавляет параплану по ветру эти 5 м/с, против - отнимает.
Неделю назад плавал на доске и заметил что окружающая вода течет быстрее, так как у доски есть сопротивление. Соответственно также и в воздухе.
Какие из этого можно вынести идеи:
1) если у вас 2 облака- по ветру и против (расстояние одинаково), то быстрее добраться к облаку против ветра.
2) так как окружающий воздух быстрее - стоит протягивать против ветра в потоках (это уже обсуждали ранее). Какие ещё выводы из этого?
Как считаете?
Test
28 Июн 2019
Давайте, начнем с арифметики...
Цитата:
если у вас 2 облака- по ветру и против (расстояние одинаково), то быстрее добраться к облаку против ветра.
Цитата:
Как считаете?
Считаю, что это крайне спорное утверждение.
Как минимум, противоречащее элементарной математике.
На примере расчета путевой скорости:
Vпараплана + Vветра < Vпараплана - Vветра
Сокращаем, получаем, что Vветра < - Vветра , ложно.
А путевая скорость - это и есть время (быстрее или медленнее)...

Опять же я исхожу из того, что облака и ветер редко связаны прямой зависимостью.
И считаю их относительно неподвижными в нашей системе координат.
Редактировалось: Test (28 Июн 2019), всего редактировалось 1 раз(а)
О.Бендер
АвторТемы
пилот XC
28 Июн 2019
Re: Давайте, начнем с арифметики...
Оба облака движутся по ветру ( скорость при ветре 5 м/с допустим будет 4 из-за сопротивления воздуха)
Test
28 Июн 2019
Re: Давайте, начнем с арифметики...
Цитата:
Оба облака движутся по ветру
Мы можем ввести любые условия, разумеется.
Но в реальности облака это не "белогривые лошадки". На их движение влияет множество факторов. Они могут вообще стоять на месте. Или даже могут двигаться в противоположном направлении, т.к. в их слое ветер будет другим. И исключать неудобные, и рассматривать только то, что хочется - было бы не верно.

Самое главное, что мешает делать этот детский расчет долета до облака, это то, что обычно такое движение идет по маршруту (направлению), и там несколько иные критерии принятия решения. А еще облака оцениваются по возможному там потоку. Поэтому все и протестует против такого выбора из черного и белого (по ветру или против ветра). Удобство и практицизм победят.
Test
28 Июн 2019
И еще об условиях задачи...
Цитата:
плавал на доске и заметил что окружающая вода течет быстрее, так как у доски есть сопротивление. Соответственно также и в воздухе.
В воздухе не соответственно. Доска или лодка в воде находится на границе двух сред. Поэтому скорости не совпадают. А вот подводная лодка, дайвер или рыба, как и потерянные в воде плавки, будут двигаться ровно со скоростью воды, т.е. среды, в которой они находятся, т.к. нет тормозящих сил.

Соответственно, и для параплана в воздухе можно считать, что мы движемся в воздухе без потерь скорости. Как и облака, находящиеся на нашем уровне.
О.Бендер
АвторТемы
пилот XC
28 Июн 2019
Re: И еще об условиях задачи...
Вот как раз нет. Неподвижный дайвер в воде движется медленнее скорости воды. Я про это и пишу, а не про детские расчеты и лошадок
О.Бендер
АвторТемы
пилот XC
28 Июн 2019
Re: И еще об условиях задачи...
Движение твердого тела в среде жидкости или газа зависит от сопротивления среды, которое направлено в сторону, обратную движению тела, и складывается из сопротивления сил трения и сил инерции. 

    Согласно формуле Ньютона сила сопротивления движению тела в несущей среде, вызываемая возникающим встречным потоком, равна частичной потере скоростного напора этого потока, которая характеризуется величиной коэффициента сопротивления.
Test
28 Июн 2019
Re: И еще об условиях задачи...
Ты говоришь про движение в среде, а сам пишешь, когда тело в среде не движется.
smash
28 Июн 2019
Re: И еще об условиях задачи...
Цитата:
Неподвижный дайвер в воде движется медленнее скорости воды
Ваша мысль понятна, но применительно это разве что к воздушному шару, и то эффект будет скорее всего малозаметен.

Параплан же обязан иметь определенную воздушную скорость, она зависит от массы, площади крыла и угла атаки (Су).
Упоминаемые вами выше эффекты, применительно к параплану, будут пренебрежимо малы. Даже, наверное, исчезающе малы.
Полёт по ветру 5м/с отличается от полета в штиль только добавкой к путевой скорости этих самых 5 м/с, что подтверждается практикой, можно посмотреть многочисленные треки таких полетов.

А вопрос долета до облака требует многих вводных, ветер тут конечно влияет, но он лишь одно из этих вводных.
О.Бендер
АвторТемы
пилот XC
28 Июн 2019
Re: И еще об условиях задачи...
Воздушный шар уносится непрерывным ветром в южном направле­нии. В какую сторону развиваются при этом флаги на его гондоле?
theoretic
КМС
28 Июн 2019
Добро пожаловать в физику нестационарных процессов!
Добро пожаловать в физику нестационарных процессов!

"Нестационарный" -- это неустановившийся, переходный. Нестационарный режим (неважно чего) -- это режим, который не может существовать долго, он обязательно сменится каким-нибудь другим (возможно, тоже нестационарным) режимом.

Нестационарные режимы обтекания -- это очень-очень сложная физика. Уравнение Навье-Стокса, странные аттракторы, вот это всё. Но нас в данном случае интересуют некоторые чрезвычайно простые эффекты.

Цитата:
если скорость ветра 5 м/с то он добавляет параплану по ветру эти 5 м/с, против - отнимает

Ну вот, ещё не начали -- а уже запутались. Тут надо чётко разделить ПУТЕВУЮ (w) и ВОЗДУШНУЮ (v) скорости параплана. При полёте по ветру (скорость которого обозначим как u) ПУТЕВАЯ скорость = ВОЗДУШНАЯ скорость + скорость ветра. То-есть w = v + u . Про полёте ПРОТИВ ветра w = v - u. А воздушная скорость параплана определяется тем режимом полёта, который выбрал пилот.

Цитата:
плавал на доске и заметил что окружающая вода течет быстрее, так как у доски есть сопротивление.

Да, такое вполне может быть. И это -- как раз нестационарный случай обтекания. До тех пор, пока у потока по каким-то причинам есть скорость относительно доски -- поток оказывает на доску воздействие. На ней, доске, возникают гидродинамические силы. Совершенно точно возникает сила сопротивления, которая будет толкать доску по потоку, тем самым уменьшая скорость доски относительно потока... и саму себя. Если описать этот процесс дифференциальным уравнением, то получится что-то вроде

v' = -k * (v)^2 [1]

, где
v -- скорость доски относительно потока,
k -- коэффициент, зависящий от формы и размеров доски.

Решение такого уравнения -- некая убывающая функция, которая стремится к нулю, но достигает его через формально бесконечное время. С прикладной же точки зрения можно считать, что скорость доски сравнялась со скоростью воды, когда случайные изменения скорости воды вокруг доски станут порядка "водяной" (относительно воды) скорости доски.

Как быстро это произойдёт? И тут самое время вспомнить про параметр k. На самом деле

k = Cx * S * ro / 2 * m [2]

, где
Cx -- коэфф. сопротивления доски,
S -- площадь поперечного сечения доски (мидель),
ro -- плотность воды,
m -- масса системы "доска + доскер".

Итак, чем более жирная (большая S) и корявая (большой Cx) у нас доска, чем плотнее вода (ro) и чем меньше масса доски с доскером -- тем быстрее всё это хозяйство сравняет (с точностью до случайных возмущений) свою путевую скорость со скоростью потока. В реальной жизни переходные процессы у предметов вроде доски или небольшого судна могут продолжаться довольно долго -- порядка минут. Отсюда и возникает обманчивое ощущение, что "доска плывёт медленнее (или быстрее!) воды". Да, так иногда происходит. Но только некоторое -- не слишом большое -- время.

Формула [2] прекрасно применима и к парапланам. Только доску с доскером надо заменить на крыло с пилотом, а воду -- на воздух. Ну, и не забыть о том, что единственно возможным установившимся режимом плавания для доски является режим с нулевой скоростью относительно воды, а параплану, чтобы он не упал, нужна подъёмная сила, равная весу системы. Вот почти и вся разница (ну, за вычетом того факта, что парапланы более-менее устойчивы по воздушной скорости).

Если параплан по каким-то причинам вышел на режим с воздушной скоростью, которая обеспечивает избыток подъёмной силы -- то он будет самопроизвольно тормозиться до тех пор, пока п.с. снова не станет равна весу системы. И наоборот -- при недостатке п.с. параплан будет ускоряться до тех пор, пока п.с. не сравняется с весом.

Динамика этого нестационарного процесса (красиво, блин, звучит!) будет определяться формулой чуть посложнее, чем [1], но физический смысл там будет тот же. И коэффициент k там тоже будет, и будет работать уже знакомым нам образом. Чем более здоровенный у нас параплан, чем меньше он нагружен и чем больше у него Cx -- тем быстрее он "спрыгнет" с переходных, нестационарных режимов полёта и вернётся на режим, при котором вес системы точно уравновешен подъёмной силой. Здоровенное крыло, низкая загрузка, большое сопротивление... Ничего не напоминает? Правильно. Напоминает учебные дуболёты. Одна из важных задач которых -- чихать на то, что происходит с воздухом и надёжно, по возможности сильно и долго не отклоняясь от стационарных режимов, нести перепуганного чайника навстречу неотвратимо приближающемуся грунту. А вот со спортивной техникой всё будет ровно наоборот -- вплоть до лёгких форм неустойчивости по скорости на некоторых режимах полёта.

Ммм, о чём это мы? Ну да. Про облака и то, как побыстрее до них добраться. В реальности подробно разжёванные выше переходные процессы по скорости даже у довольно продвинутой техники занимают максимум несколько десятков секунд (меньше минуты), а у техники попроще (особенно учебной) переходные процессы по скорости длятся и вовсе какие-то секунды.

Для простоты дальнейших рассуждений будем грубо и безобразно считать, что весь переходный процесс -- это просто потеря времени долёта до облака. И рассмотрим параплан, который оказался в воздухе на равном расстоянии от двух облаков и летит боком к ветру. К какому облаку выгоднее лететь -- тому, которое против ветра относительно нас или к тому, которое по ветру? Разницы не будет никакой. Потому что манёвр поворота на 90 градусов -- что по ветру, что на ветер -- создаст переходный процесс, который продлится уже известное нам время. А дальше расстояние между пилотом и облаком будет меняться со скоростью, равной воздушной скорости параплана (ведь облака вообще-то сносит ветром).

И вот тут нас внезапно ждёт сюрприз. И связан он отнюдь не с парапланом, а с... облаками.

Казалось бы, облако -- это просто "кусок воздуха", который отличается от откружающего воздуха только конденсацией водяных паров. И этот "кусок воздуха" вроде как должен двигаться относительно земли со скоростью, строго равной скорости ветра. Но не тут-то было! Облака, интересные пилотам, обычно являются верхушками восходящих потоков, которые тянутся от самой земли и порождаются некими триггерами. Получается сложная конструкция: нижний её конец в каком-то смысле "привязан" к фиксированной точке на земле (там происходит отрыв потока), верх -- не привязан ни к чему. Этакая косая колонна, низ которой практически не движется, а верх -- сносится ветром. Динамика процессов в такой колонне очень сложна -- но с прикладной точки зрения важно, что "колонна" более-менее обтекается окружающим воздухом, и даже верх её часто имеет путевую скорость меньше, чем скорость ветра. Особенно это выражено у облачных дорог, менее выражено у отдельных облаков, особенно разваливающихся. Не буду утверждать наверняка, но переходные процессы по скорости у термиков и облаков, похоже, могут длиться значительное время -- минуты и десятки минут. Груб говоря, облако чуть "залипает" над породившим его триггером и "неохотно" уносится от него ветром.

С парапланом, напомню, таких фокусов не происходит. Параплан выходит на стационарные режимы по скорости очень быстро -- за секунды, максимум десятки секунд.

И вот теперь, наконец, можно разобрать два утверждения из начала треда...

Цитата:
если у вас 2 облака- по ветру и против (расстояние одинаково), то быстрее добраться к облаку против ветра

Зависит от конкретных облаков. Быстрее получится долететь до того облака, которое быстрее движется навстречу пилоту. Облако, расположенное против ветра относительно пилота, для этого должно быть минимально "привязано" к земле (потому что такая "привязка" заметно притормаживает облако). То-есть это не должно облако с мощным потоком, тянущимся к облаку от самой земли. В случае с облаком, расположенным по ветру относительно пилота, всё становится наоборот. Чем сильнее подветренное облако связано с землёй -- тем медленнее оно сносится ветром, тем меньше времени уйдёт на долёт к нему. Замечу, что все эти рассуждения касаются только и только времени долёта до облака. С тактической точки зрения при прочих равных выгодно брать поток с наветренной стороны облака -- там он мощнее и лучше структурирован (сказываются эффекты обтекания), то-есть выгодно лететь к облаку по ветру, а не против ветра. Хм, долёт по ветру опять выиграл! И, наконец, невредно вспомнить об эффектах обтекания термика окружающим воздухом. Подветренная часть термика -- всегда самая неприятная: там образуется нечто вроде ротора и там же часто встречаются обширные зоны "минусов". В целом получается, что полёт к облаку против ветра -- занятие чаще всего невыгодное. А вот догонять облака по ветру, наоборот, интересней (особенно если это облака, сильно "привязанные" к рельефу восходящими потоками, идущими от самой земли).

Цитата:
так как окружающий воздух быстрее - стоит протягивать против ветра в потоках (это уже обсуждали ранее)

Протягивать против ветра в потоках однозначно необходимо -- но совершенно не потому, что "окружающий воздух быстрее". Всё намного проще и неоднократно было описано и здесь, и в литературе. И называется это "эффект выдувания".

В потоке параплан имеет вертикальную скорость относительно земли меньше, чем у потока. Потому что у параплана всегда есть некоторая скорость снижения относительно воздуха. Грубо говоря, если поток удаляется от земли со скоростью +5 м/с, то вариометр будет показывать где-то +2...+4 м/с (в зависимости от особенностей потока, крыла и пилота).

Если есть ветер, то и параплан, стоящий в спирали, и поток имеют горизонтальную путевую скорость, примерно равную скорости ветра. Пусть это 5 м/с. Выходит, что ось потока будет наклонена к земле под углом около 45 градусов (угол подъёма 5:5 = 1). А ось спирали у параплана, набирающего в том же потоке со скоростью +2,5 м/с, будет наклонена к земле уже под углом примерно 30 градусов (угол подъёма 2,5:5 = 0,5). В результате параплан быстро "провалится под поток". И придётся протягивать против ветра, чтобы снова в потоке оказаться.
Редактировалось: theoretic (28 Июн 2019), всего редактировалось 1 раз(а)
НЛО
28 Июн 2019
Re: Добро пожаловать в физику нестационарных процессов!
Да причём тут нестационарные процессы то? Зачем впустую писать 100500 букв?

Топикстартер заметил:
Цитата:
Неделю назад плавал на доске и заметил что окружающая вода течет быстрее

Отвечаю, это происходит из-за того, что он наблюдал плавающие тело на разделе сред вода - воздух!
И тело по течению плыло медленнее воды, потому что оно тормозилось о воздух.

И этот пример совсем не имеет никакого отношения к парапланам!

На этом эту тему можно вообще закрывать!
theoretic
КМС
28 Июн 2019
И ты тоже прав
И ты тоже прав. Что не отменяет написанного выше.
Alex L
28 Июн 2019
Re: И ты тоже прав
У Райхманна было: скорость движения облака = 0.3 * скорость ветра.
Lesy
пилот XC
28 Июн 2019
Re: И ты тоже прав
Цитата:
У Райхманна было: скорость движения облака = 0.3 * скорость ветра.
Эта формула предназначена пилоту для примерных прикидок в полёте, Ооочень примерных.

"Облако облаку рознь..." (Я)
"Нужно помнить, что облако это не "объект", облако это процесс" (опять я)
Бывают такие процессы, когда облако может "останавливаться"/воспроизводиться над выраженным триггером, и пока не "высосет" с него весь прогретый воздух, может оставаться на месте, не смотря на ветер.
Бывают такие процессы (прохождение холодного фронта, или предгрозовое переразвитие) когда граница облака/облаков будет "двигаться" быстрее метеоветра на той же высоте.

А вот еще один интересный вид облаков, чечевицеобразные (лентикулярные) облака. При сильном ветре они остаются на месте.
смотреть прямо тут или смотреть с сайта
Редактировалось: Lesy (28 Июн 2019), всего редактировалось 1 раз(а)
НЛО
29 Июн 2019
Я не смог пройти мимо, я запнулся о твой бред!
А ты правда считаешь, что когда самолет равномерно летит по прямой, то относительно земли его скорость не равна сумме скоростей ветра и самолета относительно воздуха?
niknik
пилот XC
29 Июн 2019
Re: Я не смог пройти мимо, я запнулся о твой бред!
Цитата:
когда самолет равномерно летит по прямой
В природе не бывает ни "равномерно", ни "прямой". Поэтому самолет не может лететь "равномерно по прямой" Только в некотором приближении и недолго.
О.Бендер
АвторТемы
пилот XC
29 Июн 2019
Re: Я не смог пройти мимо, я запнулся о твой бред!
Да, я так считаю. Потому как время, которое потребуется самолёту при прямолинейном постоянном движении для достижения скорости, равной сумме скоростей ветра и собственной скорости самолёта стремится к бесконечности.
A.Krapivin
29 Июн 2019
Считать ты можешь только семечки на базаре!
Дурачок!
Я даже не предлагаю тебе сходить поучиться.
Учение явно пойдёт не впрок!
О.Бендер
АвторТемы
пилот XC
29 Июн 2019
Можешь посчитать семечки за меня
Ну все как обычно. На Российском форуме все только срут в комментах и считают себя умнее другого. Все обсуждения скатываются в полный флуд. Всегда!!!

Считаю, если твое мнение отличается - ты можешь его высказать или идти в другую тему. Но нет, нужно везде насрать, поэтому, видимо, так и живём.

P.S. Спасибо Теоретику за подробный ответ, но останусь при своем мнении, хоть и понимаю что это теория, да и значения небольшие и на практике вряд ли пригодится.
A.Krapivin
30 Июн 2019
Твои семечки. Сам и считай!
Цитата:
P.S. Спасибо Теоретику за подробный ответ, но останусь при своем мнении, хоть и понимаю что это теория, да и значения небольшие и на практике вряд ли пригодится.
Не пиши сюда больше!
Прошу тебя как "человека разумного"(homo sapiens).
О.Бендер
АвторТемы
пилот XC
30 Июн 2019
Re: Твои семечки. Сам и считай!
Это уже лишнее
A.Krapivin
30 Июн 2019
Re: Твои семечки. Сам и считай!
Цитата:
Это уже лишнее
Что конкретно?
О.Бендер
АвторТемы
пилот XC
30 Июн 2019
Re: Твои семечки. Сам и считай!
Не говорите мне что делать и я не скажу куда вам идти.
М. Жванецкий
О.Бендер
АвторТемы
пилот XC
28 Июн 2019
Re: Добро пожаловать в физику нестационарных процессов!
Итак, шарообразный (для простоты) шарик, еще покоящийся, отпускаем, и он попадает во власть однородного равномерного ветра со скоростью V0.
Шарик, ессно, будет разгоняться, разгоняющая сила пропорциональна V2 (тут V - разность скоростей шара и ветра).
Как легко видеть после одного интегрирования и пары арифметических действий - до скорости ветра шарик разгонится за бесконечное время
Конечно, его скорость асимптотически будет приближаться к скорости ветра, но тем не менее, строго говоря, с ней никогда не сравняется.
theoretic
КМС
29 Июн 2019
Повторяю
Цитата:
его скорость асимптотически будет приближаться к скорости ветра, но тем не менее, строго говоря, с ней никогда не сравняется.

Повторю, что оно так с чисто математической точки зрения. На практике же можно (и нужно!) считать, что скорости сравнялись, когда скорость предмета в потоке станет равна скорости потока с точностью до случайных возмущений скорости потока. Как уже писал, происходит это достаточно быстро. В случае с парапланом речь идёт максимум о десятках секунд, чаще -- о секундах.
A.Krapivin
28 Июн 2019
Зря ты это начал!
Ой, зря...!
Была ведь возможность плавно закруглить тему и тут вдруг - на тебе! Откуда ни возьмись Теоретик, как чёрт из табакерки...
Редактировалось: A.Krapivin (29 Июн 2019), всего редактировалось 3 раз(а)

  Форумы paraplan.ru ParaForum Теория Мысль про воздух окружающий параплан



Перейти: