107. Таблица скоростного напора q по высотам и скоростям #
«Какой «напор» (ветра/полёта) на БВС?». Скоростной напор q (Па): \(q = 0{,}5\cdot \rho\cdot V^{2} \) (Dynamic_pressure (рисунок — Wikipedia)), ρ — ISA (статья 106). Здесь: «таблица» (V = 10/20/30/50 м/с × H = 0–11 км) + «формула» (проверка) + 5 задач. «Почему»: q — «в формулах» (аэродинамические силы: \(\frac{L}{D} = q\cdot S\cdot C \) (статьи 73–75), «ветер» (\(P_{ветра} = 0{,}5\cdot \rho\cdot S\cdot V^{3} \) — статья 95), «посадка» (Vпос — статья 74)). Далее: формулы (108).
Содержание
1. Цели статьи
Таблица q (скоростной напор, Па): \(q = 0{,}5\cdot \rho\cdot V^{2} \), ρ — ISA (статья 106), V = 10/20/30/50 м/с, H = 0–11 км. «Зачем»: (1) «аэродинамика» (силы: \(\frac{L}{D} = q\cdot S\cdot C \) (статьи 73–75)), (2) «ветер» (\(P_{ветра} = 0{,}5\cdot \rho\cdot S\cdot V^{3} \) — статья 95), (3) «посадка/разгон» (Vпос, статья 74). Материал — «таблица + формула» (проверка) + «обратно» \((V = \sqrt{\frac{2q}{\rho}}) + 5 \) задач. «Масштаб» (БПЛА): q = 50–1500 Па («малое» (давление) (атм: 101 325 Па, статья 104)).
- q = 0,5·ρ·V² (Па; ρ — кг/м³, V — м/с).
- «V²»: V «× 2» → q «× 4» (10 → 20 м/с: 61 → 245 Па (0 км)).
- «ρ(H)»: q — «ниже» (высота) (0 → 11 км: «× 0,30» (1,225 → 0,364)).
- «Обратно»: \(V = \sqrt{\frac{2q}{\rho}} (\text{м/с}) \) (по q → V).
- «Читает» (таблица) + «интерполяция» (V/H «между» (строками)).
2. Глоссарий величин
Полный перечень величин с единицами измерения.
| Величина | Обозначение | Единицы | Типичные значения (БПЛА) |
|---|---|---|---|
| Скоростной напор | q | Па | 50–1500 (V = 10–50 м/с, 0–11 км) |
| Плотность (ISA) | ρ | кг/м³ | 1,225 (0 км) → 0,3639 (11 км) |
| Скорость | V | м/с | 10/20/30/50 (таблица) |
| Высота | H | км | 0–11 (таблица) |
| Площадь (крыло/рама) | S | м² | 0,01–0,5 (БПЛА) |
| Аэродинамическая сила | L, D | Н | F = q·S·C (статьи 73–75) |
| Мощность (ветер) | Pветра | Вт | 0,5·ρ·S·V³ (статья 95) |
3. Что такое q
«q» (скоростной напор / dynamic pressure): \(q = 0{,}5\cdot \rho\cdot V^{2} (\text{Па}) \). «Физический» (смысл): «давление» (поток) (воздуха (при торможении (V → 0) (перед БВС)). «Использование»: (1) «силы» (аэродинамические: подъём (L), сопротивление (D)): \(L = q\cdot S\cdot C_{L} \), \(D = q\cdot S\cdot C_{D} \) (CL/CD — коэффициенты (статьи 73–75)), (2) «груз» (перегрузки): «n» (статья 74) → «сила» (× n), (3) «ветер» (\(P_{ветра} = 0{,}5\cdot \rho\cdot S\cdot V^{3} \) — «мощность» (поток) (статья 95)), (4) «посадка» (Vпос: «минимальная» (скорость) (CL — «максимальная» (статья 74)). «Масштаб» (БПЛА): q (50–1500 Па) «малое» (относительно) (атм: 101 325 Па — статья 104) («разность» (давлений) (на БВС) «малая»).
↑ К оглавлению4. Таблица q (V × H)
q = 0,5·ρ·V² (Па; ρ — ISA (статья 106)).
| H (км) · V (м/с) | 10 | 20 | 30 | 50 |
|---|---|---|---|---|
| 0 (ρ = 1,2250) | 61,3 | 245,0 | 551,3 | 1531,3 |
| 2 (ρ = 1,0065) | 50,3 | 201,3 | 452,9 | 1258,1 |
| 4 (ρ = 0,8192) | 41,0 | 163,8 | 368,6 | 1024,0 |
| 6 (ρ = 0,6594) | 33,0 | 131,9 | 296,7 | 824,3 |
| 8 (ρ = 0,5265) | 26,3 | 105,3 | 236,9 | 658,1 |
| 10 (ρ = 0,4135) | 20,7 | 82,7 | 186,1 | 516,9 |
| 11 (ρ = 0,3639) | 18,2 | 72,8 | 163,8 | 454,9 |
«Запомнить» (3): (1) q(0 км, \(50\ \text{м/с}) = 1531\ \text{Па} ( \)«максимум» (таблица)), (2) q(0 км, \(10\ \text{м/с}) = 61\ \text{Па} ( \)«минимум» (таблица)), (3) «V²»: 10→20 (× 4), 10→50 (× 25). «Высота» (0→11 км): «× 0,30» (ρ: 1,225 → 0,364).
↑ К оглавлению5. Формула (проверка)
- q = 0,5·ρ·V² (Па). (Проверка: \(\rho = 1{,}225 \), V = 20 → \(q = 0{,}5 \times 1{,}225 \times 400 = 245\ \text{Па} \) ✓ (таблица: 245,0)).
- V = √(2q/ρ) (м/с) («обратно» (по q)). (Проверка: \(q = 245\ \text{Па} \), \(\rho = 1{,}225 \) → \(V = \sqrt{\frac{490}{1{,}225}} = √400 = 20\ \text{м/с} \) ✓).
- «Отношение» (высота): \(q\frac{H}{q}(0) = \rho\frac{H}{\rho}(0) \) (V — «то» (само)). (Проверка: \(H = 11\ \text{км} \): 0,3639/1,2250 = 0,297 (≈ «× 0,30»)).
- «Отношение» (скорость): \(q\frac{V_{2}}{q}(V_{1}) = (V_{2}/V_{1})^{2} \) (ρ — «то» (само)). (Проверка: 20/10 = 2 → q «× 4» (245/61,3 = 4,0 ✓).
«Единицы» (проверка): \([0{,}5\cdot \rho\cdot V^{2}] = \text{кг/м}^{3} \times \text{м}^{2} \text{/с}^{2} = \frac{\text{кг}}{\text{м·с}^{2}} = \text{Н/м}^{2} = \text{Па} \) (✓).
↑ К оглавлению6. Как «читать» (правила)
- «Ячейка»: «H (строка) + V (столбец)» (пример: \(H = 4\ \text{км} \), \(V = 30\ \text{м/с} \) → 368,6 Па).
- «V «между»» (столбцами) \((V = 15\ \text{м/с}) \): \(q = 0{,}5\cdot \rho\cdot 15^{2} = 2{,}25 \times q(10\ \text{м/с}) \) (V²: 225/100 = 2,25). (Пример: 0 км: \(2{,}25 \times 61{,}3 = 137{,}9\ \text{Па} \).)
- «H «между»» (строками) \((H = 3\ \text{км}) \): ρ «среднее» (геометрическое (статья 106, §\(6)) (√(1{,}0065 \times 0{,}8192 \)) = 0,9080 кг/м³).
- «Сверх 11 км»: ρ — «стратосфера» (статья 106, §\(5) (q = 0{,}5\cdot \rho\cdot V^{2} \) (ρ — «ниже» (быстрее)).
- «Точность»: «± 5 %» (рабочая (точность) (модель) (БПЛА)); «точнее» (ρ — формула (статья 106, §5)).
7. Практика: типовые задачи
Задача 1. q (0 км, 50 м/с)
Задача. Определить q: \(\rho = 1{,}2250\ \text{кг/м}^{3} (0\ \text{км}) \), \(V = 50\ \text{м/с} \).
Заданные параметры:
| Параметр | Значение |
|---|---|
| ρ (0 км) | 1,2250 кг/м³ |
| V | 50 м/с |
Искомые параметры: q (Па).
Решение.
- Формула: \(q = 0{,}5\cdot \rho\cdot V^{2} \).
- q = 0,5 × 1,225 × 2500 = 1531,25 Па.
Вывод. «Максимум» (таблица). «Сила» (крыло: \(S = 0{,}1\ \text{м}^{2} \), \(C_{L} = 0{,}8 \)): \(L = q\cdot S\cdot C_{L} = 1531{,}25 \times 0{,}1 \times 0{,}8 = 122{,}5\ \text{Н} \) (статья 73). «Мощность» (ветер (\(V = 50\ \text{м/с} \), \(S = 0{,}1\ \text{м}^{2} \)): \(P = 0{,}5\cdot \rho\cdot S\cdot V^{3} = 0{,}5 \times 1{,}225 \times 0{,}1 \times 125\,000 = 7656\ \text{Вт} \) (статья 95: 50 м/с — «шторм» (ветер): БПЛА — «стоп»).
Задача 2. q (10 км, 50 м/с)
Задача. Определить q: \(\rho = 0{,}4135\ \text{кг/м}^{3} (10\ \text{км}) \), \(V = 50\ \text{м/с} \).
Заданные параметры:
| Параметр | Значение |
|---|---|
| ρ (10 км) | 0,4135 кг/м³ |
| V | 50 м/с |
Искомые параметры: q (Па).
Решение.
- Формула: \(q = 0{,}5\cdot \rho\cdot V^{2} \).
- q = 0,5 × 0,4135 × 2500 = 516,88 Па.
Вывод. «10 км»: q — «× 0,34» (от 0 км: \(\frac{516{,}88}{1531{,}25} = 0{,}338 = \rho\frac{10}{\rho}(0) \)). «Мотор» (79–85): «тяга» (ниже) (ρ — «ниже» (высота)). «Посадка» (Vпос, статья 74): «высота» (ρ — «ниже») → «Vпос» — «выше (то» (с) (ρ — «ниже»)).
Задача 3. Отношение (0/11 км)
Задача. Определить q(\(0\ \text{км})/q(11\ \text{км}) (V = 50\ \text{м/с} \), «таблица»).
Заданные параметры:
| Параметр | Значение |
|---|---|
| q (0 км, 50 м/с) | 1531,3 Па |
| q (11 км, 50 м/с) | 454,9 Па |
Искомые параметры: q(0)/q(11) (—).
Решение.
- q(0)/q(11) = 1531,3/454,9 = 3,37.
- «Проверка» (ρ): \(\rho\frac{0}{\rho}(11) = \frac{1{,}2250}{0{,}3639} = 3{,}37 \) (✓; V — «то» (само)).
Вывод. «11 км»: q — «× 3,4» (ниже). «Сила» (L/D): «ниже» (× 3,4) → «V» — «выше (то» (с) (L = «то» (само) (CL — «то» (само)). «Посадка» (высота): «Vпос» — «выше (то» (с) (статья 74).
Задача 4. V (q = 100 Па)
Задача. Определить V: \(q = 100\ \text{Па} \), \(\rho = 1{,}2250\ \text{кг/м}^{3} (0\ \text{км}) \).
Заданные параметры:
| Параметр | Значение |
|---|---|
| q | 100 Па |
| ρ (0 км) | 1,2250 кг/м³ |
Искомые параметры: V (м/с).
Решение.
- Формула («обратно»): \(V = \sqrt{\frac{2q}{\rho}} \).
- V = √(200/1,225) = √163,27 = 12,78 м/с.
Вывод. \(q = 100\ \text{Па} \) ≈ «\(V = 12{,}8\ \text{м/с} \)» (46 км/ч). «Таблица» (0 км): 10 м/с → 61,3 Па; 20 м/с → 245 Па: «100 Па» — «между» (12,8 м/с ✓). «Ветер» \((100\ \text{Па} \approx 12{,}8\ \text{м/с}) \): «сильный» (ветер) (БПЛА: «осторожность» (статья 95: 15–20 м/с (превышение)).
Задача 5. q (6 км, 30 м/с)
Задача. Определить q: \(\rho = 0{,}6594\ \text{кг/м}^{3} (6\ \text{км}) \), \(V = 30\ \text{м/с} \).
Заданные параметры:
| Параметр | Значение |
|---|---|
| ρ (6 км) | 0,6594 кг/м³ |
| V | 30 м/с |
Искомые параметры: q (Па).
Решение.
- Формула: \(q = 0{,}5\cdot \rho\cdot V^{2} \).
- q = 0,5 × 0,6594 × 900 = 296,73 Па.
Вывод. «6 км, 30 м/с»: \(q = 296{,}7\ \text{Па} \). «Сила» (\(S = 0{,}05\ \text{м}^{2} \), \(C_{L} = 1{,}0 \)): \(L = 296{,}73 \times 0{,}05 \times 1{,}0 = 14{,}84\ \text{Н} \). «Сравнение» (0 км, 30 м/с: 551,3 Па): «× 0,54» (ниже) (ρ: 0,6594/1,2250 = 0,538 ✓).
8. Чек-лист самопроверки знаний
Отметьте пункты, которые вы действительно понимаете и можете применить без подсказок.
| ✓ | Навык | Проверка |
|---|---|---|
| q = 0,5·ρ·V² (Па) | V = √(2q/ρ) (м/с). | |
| «V²» | V «× 2» → q «× 4»; V «× 5» → q «× 25». | |
| «ρ(H)» | q(H)/q(0) = ρ(H)/ρ(0) (0 → 11 км: «× 0,30»). | |
| «Масштаб» (БПЛА) | q = 50–1500 Па («малое» (относительно) (атм)). | |
| «Использование» | L/D = q·S·C (73–75); Pветра = 0,5·ρ·S·V³ (95); Vпос (74). |
9. Источники
- Wikipedia, «Dynamic pressure» — скоростной напор. en.wikipedia.org/wiki/Dynamic_pressure
Проверено: 05.09.2026.
↑ К оглавлению- мод. : Воскресенье, 13 сентября 2026