Kann Schub nur mit der Vorwärtsgeschwindigkeit einer Düse erzeugt werden?

Question

Warum kann eine Düse, die sich bereits relativ zur Luft bewegt, keinen Schub erzeugen, indem sie die Luft beschleunigt, die durch sie hindurchströmt?

Stellen wir uns also vor, Sie sitzen in einem Segelflugzeug mit zwei konvergierenden Düsen ( ohne Lüfter oder brennenden Kraftstoff), von denen eine an jedem Flügel angebracht ist. Sollte die durchströmende Luft aufgrund der Kontinuität nicht schneller werden und eine Vorwärtskraft auf das Flugzeug ausüben?

Offensichtlich funktioniert das im wirklichen Leben nicht, deshalb würde ich gerne wissen warum. Liegt es daran, dass die unteren und oberen Oberflächen im Wesentlichen als Diffusor fungieren, der die Luft verlangsamt?

Answer 1

Etwas muss die Energie liefern, die benötigt wird, um die Luft zu beschleunigen.

Bei den einfachsten Verbrennungsmotoren ist dies die Verbrennungswärme. Luft dehnt sich beim Erhitzen aus und wenn der Weg nach hinten am einfachsten zu nehmen ist, strömt sie auf diese Weise . Kompliziertere Motoren nutzen diese Wärmeenergie, um den Luftdruck in der Düse zu erhöhen, sodass überschüssige Druckenergie in Drehzahl umgewandelt werden kann.

In Ihrer konvergierenden Düse steht keine überschüssige Energie zur Verfügung. Um den Rücken herauszulassen, muss die Luft beim Verlassen der Düse mindestens Umgebungsdruck haben. Um zu beschleunigen, muss der Druck vor der Düse höher sein als der Umgebungsdruck. Da die Luft jedoch bereits mit Umgebungsdruck und Fluggeschwindigkeit in die konvergierende Düse eintritt, kann sie nicht mehr beschleunigen. Stattdessen blockiert die Fläche der Düse die gesamte Luft, die nicht durch den kleineren Austrittsquerschnitt passt, und zwingt sie, um Ihre Düsen zu strömen. Dies ist fast so effektiv für die Erzeugung von Luftwiderstand wie das Einbringen einer festen Scheibe in den Luftstrom.

Answer 2

Es funktioniert aus mehreren Gründen nicht.

1. Reibung auf den Oberflächen erzeugt zusätzlichen Luftwiderstand
2. Ein Diffusor senkt den Druck und Sie fügen dem Strom keine Energie hinzu. Infolgedessen kann die durch den Diffusor strömende Luft den von der umgebenden Luft ausgeübten Gegendruck nicht überwinden, was zu starken Turbulenzen und keinem Schub führt.

Sie haben also ein Eigengewicht, das den Luftwiderstand erhöht und keinen Nutzen bietet.

Wenn es funktionieren würde, hätten Sie Energie aus dem Nichts erzeugt, und Perpetual Motion-Maschinen können nicht existieren.