Новые аэродинамические свойства объектов: научный эксперимент

Французские аэродинамики обнаружили необычное свойство асимметричных объектов, благодаря которому по достижении определенной скорости потока сопротивление среды резко снижается, а отрицательная подъемная сила преобразовывается в положительную.
Во время продумывания дизайна парусов для гоночных яхт, команда аэродинамиков натолкнулась на способ, благодаря которому нисходящую силу воздуха, обтекающего объект странной формы, можно внезапно превратить в мощный восходящий поток. Сочетая классические, но обычно несопоставимые принципы физики обтекания воздухом крыла самолета и мяча для гольфа, ученые надеются получить новый тип механического переключателя, положение которого будет зависеть от скорости течения окружающей его жидкости. Скорее всего, это поможет разработать более эффективную систему стабилизации таких аппаратов, как, к примеру, подводные глайдеры.
Эффект работы механизма поразителен. Возьмите асимметричный тупой предмет, к примеру кусок трубы, и поместите его круглой стороной вверх в плотном воздушном потоке. Если скорость потока низкая, то он будет отклоняться и толкать трубу вниз, придавая ей так называемую отрицательную подъемную силу. Однако если скорость выше порогового значения, то объект внезапно получит положительную подъемную силу, как это бывает с крылом самолета. Исследовать этот феномен взялись Патрик Бота из Исследовательского института военно-морской академии (IRENav) во Франции и Марк Рабад из Университета Париж-юг XI, опубликовавшие результаты своих наблюдений в журнале Physical Review Letters.
Этот эффект сплавляет физику шаров и крыльев самолета. Когда мяч движется вперед, воздух обтекает его. Если скорость потока ниже пороговой, обтекание потока не полное — он просто достигает самой широкой части мяча и расходится в стороны, чтобы схлопнуться и образовать таком образом завихрение, по форме напоминающее воздушного змея с хвостом. Этот «турбулентный след» тянется за мячом на протяжении всего полета и замедляет его продвижение в воздушной среде. Крыло же, в отличие от мяча, в 10 раз шире своей толщины. Это делается по двум причинам: верхняя часть крыла обычно выгнута вверх, в то время как нижняя относительно плоская. Кроме того, крыло сидит под углом, передний край которого немного выше заднего. В результате, согласно принципу Бернулли, быстрый поток воздуха оказывает меньшее давление, чем медленный, благодаря чему давление на низ крыла выше давления на его верхнюю часть, и крыло как-бы «выталкивается» вверх.