Vilkme

Vilces spēks salīdzinājumā ar jaudu

Ļoti izplatīts jautājums ir par to, kā salīdzināt lidmašīnas dzinēja vilces jaudu ar virzuļdzinēja (tāds dzinējs ir automašīnās un daudzās lidmašīnās ar propelleriem) mehānisko jaudu. Ir grūti salīdzināt abus šos dzinējus. Tas ir tāpēc, ka netiek mērīta tieši viena un tā pati lieta. Virzuļdzinējs nevirza lidmašīnu. Tas tikai griež propelleri, kas virza lidmašīnu. Tāpēc virzuļdzinējus vērtē pēc tā, cik lielu jaudu tie nodod propellerim.

Tomēr reaktīvajam dzinējam nav propellera - tas virza lidmašīnu, virzot aiz sevis karstu gaisu. Reaktīvā dzinēja jaudu var izmērīt, izmantojot reaktīvā dzinēja vilces spēku, lai noteiktu, cik lielu jaudu reaktīvais dzinējs nodod lidaparātam. To sauc par "reaktīvā dzinēja vilces spēku". Jauda ir tas, cik liels spēks ir nepieciešams, lai kaut ko pārvietotu noteiktā attālumā, dalīts ar laiku, kas nepieciešams, lai pārvietotos šajā attālumā:

P = F d t {\displaystyle \mathbf {P} =\mathbf {F} {\frac {d}{t}}}. ,

Kur P ir jauda, F ir spēks, d ir attālums un t ir laiks. Raķetes vai reaktīvā dzinēja gadījumā spēks ir tas pats, kas dzinēja radītā vilkme. Attālumu, dalītu ar laiku, sauc arī par ātrumu. Tātad jauda ir tas pats, kas vilces spēks reizināts ar ātrumu.

P = T v {\displaystyle \mathbf {P} =\mathbf {T} {v}} ,

Kur T ir vilce un v ir ātrums. Tā ir jauda, ko dzinējs nodrošina pie noteiktas vilces vai ātruma. Reaktīvā dzinēja vilces jauda palielinās līdz ar tā ātrumu.

Vilces spēks salīdzinājumā ar svaru

Ja raķetes vai dzinēja vilces spēku salīdzina ar svaru, to sauc par vilces un svara attiecību. Skaitlim, ko iegūst no šī salīdzinājuma, nav vienību, jo tā ir attiecība. Attiecība šajā gadījumā nozīmē, ka dzinēja vilces spēks (ņūtonos) tiek dalīts ar svaru (ņūtonos). Šā salīdzinājuma mērķis ir parādīt, cik labi darbojas dzinējs vai transportlīdzeklis, piemēram, cik liels ir paātrinājums. Šo skaitli var izmantot, lai salīdzinātu dažādu veidu dzinējus, piemēram, lidmašīnu dzinējus, reaktīvos dzinējus, raķešu dzinējus vai automašīnu dzinējus.

Šis salīdzināšanas skaitlis var mainīties dzinēja darbības laikā. Tas ir tāpēc, ka, izmantojot degvielu, dzinēja svars kļūst mazāks. Dzinēju faktiskajam salīdzinājumam izmanto vilces un svara attiecību, kas ir skaitlis, kas konstatēts, kad dzinējs darbojas pirmo reizi.

ASV vilces spēku mēra "vilces mārciņās", bet metriskajā sistēmā - ņūtonos. 4,45 ņūtona vilces ir 1 mārciņa vilces. Viens mārciņas vilces spēks ir tas, cik liela vilce ir vajadzīga, lai vienu mārciņu smags objekts nekustētos pret gravitācijas spēku uz Zemes.

Piemēri

Lidmašīna rada virzītājspēku, kad gaiss tiek virzīts pretējā virzienā lidojumam. Šo vilci rada propellera lāpstiņas. Vilci var radīt arī rotējošs ventilators, kas izspiež gaisu no reaktīvā dzinēja aizmugures. Vēl viens veids ir izmetot karstas gāzes no raķešu dzinēja.

Reversā vilkme ir pretēja tiešajai vilkmei. Šādā veidā gaiss tiek virzīts tādā pašā veidā kā ķermeņa kustība. Reverso vilci var izmantot, lai palīdzētu bremzēt pēc nosēšanās. To var izdarīt, pārorientējot vilces spēku turboventilatora vai reaktīvajā dzinējā vai mainot lāpstiņu leņķi propellera darbināmā lidaparātā.

Putni lidojuma laikā vilkmi parasti panāk, plīvojot ar spārniem.

Laiva ar dzinēju rada vilci vai atpakaļgaitu, kad tiek pagriezti dzenskrūves dzenskrūves vārpsti, lai virzītu ūdeni atpakaļ (vai uz priekšu). Tā radītā vilkme stumj laivu pretējā virzienā, nekā tiek stumts ūdens.

Raķeti uz priekšu dzen tikpat liels vilces spēks, cik liels ir izplūdes gāzu spēks, izejot no raķetes sprauslas. Izplūdes gāzu radīto spēku sauc par izplūdes gāzu ātrumu. Ātrumu mēra, salīdzinot ar raķeti. Lai raķetes vertikālais starts būtu veiksmīgs, starta vilces spēkam jābūt lielākam par raķetes svaru.

Dzinējs	Vilces spēks (N)	Vilces un svara attiecība
F-15C Eagle	155,240	1.12
F-16 Fighting Falcon	76,300	1.095
J-58 (SR-71 Blackbird reaktīvais dzinējs)	150,000	5.2
Boeing 747-400 (dzinēji)	1,008,000	6.3
F-1 (Saturn V pirmās pakāpes raķešu dzinējs)	7,740,500	94.1
Vairāku dzinēju vilces un vilces un svara attiecība

Spēki uz aerodinamiskā aerodinamiskā balona šķērsgriezuma