Аэродинамика и Genshin Impact, почему? Или краткий обзор эффективности игрового планера, сквозь призму нашего мира

Что мы знаем о такой науке, как аэродинамика? Потоки, сопротивления, воздушные массы, давления, температуры, коэффициенты и конечно же, коровы. А теперь к коровам мы попробуем добавить наш любимый Genshin Impact.

Стоит сразу обозначить, что поводом для появления данной статьи послужило любопытство, а сам текст несёт исключительно познавательный характер.

Сложно передать словами раздражение, которое испытываешь при нехватке выносливости в игре, особенно, когда взбираясь по отвесной поверхности, персонаж срывается вниз и разбивается. Однако объяснение данного явления лежит на поверхности — персонажи игры способны уставать (ну и ещё бессердечная гравитация). Так же, выносливость тратится на полёт, а точнее на планирование. Ведь в игре есть прекрасные крылья. Камнем вниз персонаж начинает падать именно в момент, когда выносливость кончается, а крылья убираются. Следовательно, пропадает та подъёмная сила, что препятствует силе тяжести. Зная некоторые параметры, можно даже рассчитать подъёмную силу крыльев персонажа. Но это скучно, мы пойдём дальше.

Что вообще такое эта ваша подъёмная сила? Ну если коротко, то это часть полной аэродинамической силы, что перпендикулярна вектору скорости движения летательного аппарата. Кроме этой силы есть ещё силы сопротивления потока. Их несколько, в данным момент нас интересуется сила лобового сопротивления (такой антагонист, что всегда направлен противоположно вектору скорости движения, складывается из профильного, индуктивного и волнового сопротивлений). Сама же полная аэродинамическая сила получается из сложения векторов сил сопротивления и подъёмной силы. Внимательно смотрим на картинку и всё понимаем.

Почему возникают те или иные силы разбираться долго, да и нам не надо. Но коротко о подъёмной силе. Она возникает тогда, когда возникает неравномерное обтекание тела. Грубо говоря, профиль нашего крыла (что на пикче) чуть поворачивают на определённый угол и возникает подъёмная сила. Как раз угол Альфа на рисунке выше это угол атаки профиля. В своё время учёные посидели, подумали там что-то и вывели формулы для нахождения силы подъёмной и лобового сопротивления. В итоге там появился коэффициент подъёмной силы и коэффициент лобового сопротивления. Вдаваться в подробности не бдуем, просто смотрим за движением рук.

А теперь нанесём на график коэффициенты и получим весьма логичную закономерность. Увеличиваем угол атаки — растёт подъёмная сила, но при этом растёт и сопротивление. А потом при определённом угле у нас резко падает подъёмная сила и сильно растёт сопротивление. Происходит срыв потока и мы летим вниз.

Это всё интересно, но как глядя на пару цифр, а не все эти формулы понять крутое у нас крыло или нет? Да всё просто, учёные уже придумали всё за нас. делим Бибу (подъёмную силу) на Бобу (лобовое сопротивление) и получаем коэффициент аэродинамического качества крыла. Чем он больше, тем лучше.

Вспоминаем формулы Бибы и Бобы, в итоге мы можем делить коэффициенты, а не сами силы. Но можно ещё круче. Собственно, мы подходим к моменту для чего мы здесь и собрались. Аэродинамическое качество характеризуется углом тетта (угол между подъёмной силой и полной аэродинамической силой).

Ещё немного преобразуем.

После этого делаем некоторые упрощения, забываем про центры масс, центры давления, аэродинамические фокусы и так далее, упрощаем, добавляем подобие треугольников и получаем, что если наш летательный аппарат будет двигаться равномерно и прямолинейно (а значит есть баланс сил), например, во время захода на посадку, когда летательный аппарат движется с выключенными двигателями по глиссаде, то приближённо можно найти коэффициент аэродинамического качества. А значит, теперь мы можем применить теорию на практике и узнать насколько хорош наши крылья в Геншине.

Тем, кто это прочитал и не умер от скуки вручается фирменное ничего.

Проведём параллель между игровым планером и планером из реальной жизни. Говоря простым языком, планер — это летательный аппарат, позволяющий без использования тяги двигателя, совершить управляемый, или не очень, полёт, на определённое расстояние. В отличии от своего реального прототипа, игровая версия планера (или как я раньше их называл — крылья) использует для набора высоты только лишь восходящий поток воздуха, создаваемый объектами игрового мира.

В свою очередь, реальный планер, в добавок к восходящим потокам, использует:

Реальные планеры круты потому что у них очень маленькая масса и продуманное крыло. Оно не просто так такое длинное и узкое. Всё продумано и исходит из банальных математических формул. Есть ещё и коэффициент удлинения! Больше коэффициентов богу коэффициентов!

Для современных сверхзвуковых и околозвуковых самолетов удлинение крыла не превышает 2-5. Для самолетов малых скоростей величина удлинения может достигать 12-15, а для планеров до 25. С реальным планером разобрались, а что же там с Геншином?

Чтобы узнать насколько харош наш планер, нам нужно понять, какое именно расстояние он способен преодолеть, без воздействия силы тяг. В этом нам поможет «Аэродинамическое качество». Точнее угол, а еще точнее отношение катетов прямоугольного треугольника, то, что мы выводили в первой части.

Разберём следующий пример:

В ролике показано, как прекрасная Камисато Аяка движется равномерно и прямолинейно (вспоминаем школьную физику и законы Ньютона). А значит, мы можем произвести трассировку, отметив крестиками положение персонажа через равные промежутки времени, тем самым образовав прямую линию, вдоль которой и происходит снижение. Красную линию, обозначенную на рисунке, в авиации называют глиссадой.

Глиссада образует угол с горизонталью (белая линия). Угол между красной и белой линиями и определяет «Аэродинамическое качество» летательного аппарата. То, о чём мы говорили ранее.

Для произведения расчёта, можно наложить один катет треугольника (синяя линия) на другой (белую линию), тем самым определив, какое количество единиц по горизонтали персонаж пролетит, опускаясь на одну единицу по вертикали, вычислив следующее значение:

В итоге мы получаем, что аэродинамическое качество планера в игре Genshin Impact, составляет всего три целых и две десятых единицы. Это крайне низкое значение, означающее, что персонаж, начав планирование с высоты в 100 метров, сможет пролететь лишь 320 метров.

Не смотря на свою ограниченность, игровой планер вполне успешно выполняет свою задачу, пускай и не слишком эффективно. Однако его пользу в исследовании мира сложно недооценивать. Полученные знания из статьи, вряд ли помогут вам улучшить свои навыки обращения с планером, но даже так, мы с вами только что разгадали ещё одну загадку Тэйвата.

Выражаю отдельную благодарность Всратым Авиаконструкторам, за краткий вводный курс в такую необъятную науку как аэродинамика.

В статье много упрощений и опусканий деталей. Грузить полным вводным курсом в занимательную аэродинамику никто не хотел, да и сама статья больше для кеков, нежели для серьёзного анализа. А вот уже сам серьёзный анализ будет в следующий раз.

#genshinimpact #genshin