Ciśnienie przy profilu skrzydła

Ciśnienie statyczne i dynamiczne

Rozpoznajemy dwa rodzaje ciśnień:

• Ciśnienie statyczne - Jest to ciśnienie, jakie płyn (w tym przypadku powietrze) wywiera na otoczenie oraz na obiekty w nim zanurzone, niezależnie od tego, czy się porusza, czy stoi w miejscu. Wynika ono z chaotycznego ruchu cząsteczek gazu, które nieustannie zderzają się ze sobą i ze wszystkim wokół, napierając we wszystkich kierunkach równomiernie.
• Ciśnienie dynamiczne - Jest to ciśnienie, które pojawia się wyłącznie wtedy, gdy występuje ruch (przepływ) płynu. Reprezentuje ono energię kinetyczną uporządkowanego ruchu cząsteczek powietrza. Nie da się go zmierzyć tradycyjnym barometrem w nieruchomym pokoju, bo w stojącym powietrzu wynosi ono dokładnie zero. Możesz je łatwo poczuć, wystawiając rękę przez okno jadącego samochodu – siła, która pcha Twoją dłoń do tyłu, to właśnie ciśnienie dynamiczne.

Ciśnienie statyczne na Ziemi

W skali makro ciśnienie statyczne na Ziemi jest bezpośrednim skutkiem grawitacji. Powietrze ma swoją masę, a grawitacja przyciąga je do powierzchni planety.

Ciśnienie statyczne na poziomie morza to po prostu ciężar gigantycznego słupa powietrza, który "stoi" na każdym metrze kwadratowym ziemi.

Im wyżej się wznosisz (np. lecąc samolotem), tym mniej powietrza znajduje się nad Tobą. Dodatkowo, z dala od powierzchni Ziemi powietrze staje się rzadsze (cząsteczki są dalej od siebie). Dlatego ciśnienie statyczne w atmosferze zawsze spada wraz ze wzrostem wysokości.

Ciśnienie wokół skrzydła

Zgodnie z prawem Bernoullego, ciśnienie statyczne i dynamiczne to dwie strony tego samego medalu (energii). Ich suma w danej strudze powietrza musi być stała.

Kiedy samolot leci na określonej wysokości, wlatuje w powietrze o konkretnym, wyjściowym ciśnieniu statycznym (zależnym od tej wysokości). Kiedy to powietrze trafia na profil skrzydła, zachodzą następujące zmiany ciśnień:

• Nad skrzydłem: Zakrzywienie profilu zmusza strugi do gwałtownego przyspieszenia. Skoro prędkość rośnie, to ciśnienie dynamiczne idzie w górę. Ponieważ całkowity bilans energii musi się zgadzać, dzieje się to kosztem ciśnienia statycznego – ciśnienie statyczne nad skrzydłem gwałtownie spada poniżej poziomu ciśnienia atmosferycznego na tej wysokości.

• Pod skrzydłem: Powietrze nie przyspiesza tak bardzo (lub wręcz zwalnia), więc ciśnienie dynamiczne jest małe, a ciśnienie statyczne pozostaje wysokie.

To właśnie ta lokalna zmiana – spadek ciśnienia statycznego nad skrzydłem w stosunku do wyższego ciśnienia statycznego pod skrzydłem – tworzy siłę nośną. Ciśnienie dynamiczne nie wpływa tu negatywnie na siłę nośną (wyższe nad skrzydłem, a niższe pod), ponieważ działa ono równolegle do powierzchni skrzydła, a zatem nie pcha skrzydła w górę ani w dół.