Принципи a; rodynamic (сайт Eole)
Передмова !
Я створив цю сторінку для тих, хто хотів би створити або краще зрозуміти, як працює профіль коробки. Але будьте обережні, ця сторінка створена не для довідки, а скоріше для поради чи допомоги.
Оновлено 12 вересня 2002 р. Та виправлено аеронавігаційним інженером.
Деякі основи, щоб краще зрозуміти решту:
- Основні поняття:
- Перш за все, повітряна маса природно однорідна (однаковий тиск). Отже, маса повітря під надлишковим тиском завжди має тенденцію рухатися до іншої маси в депресії. Цей принцип пов'язаний з тим, що, природно, тиск повітряних мас збалансований, щоб бути скрізь однаковим. Дійсно, природа ненавидить вакуум !
- Співвідношення Бернуїллі щодо механіки рідини, спрощуючи її, говорить нам, що якщо маса повітря зі швидкістю, що збільшує його тиск, то зменшиться.
- Ламінарний потік - це потік, де ми можемо представити різні повітряні потоки, які ніколи не перетинаються. *
- Профіль позначає поверхню, що виходить із вертикального перерізу крила
* більше інформації про ламінарний потік - не читайте з першого читання -
Ми можемо визначити ламінарний випадок на відміну від турбулентного. Якщо ми проводимо вимірювання швидкості в ламінарному потоці, ми матимемо «плавну» криву, з іншого боку, в неспокійному режимі ми матимемо більш хибну криву, як якщо б ми додали шум до кривої ламінарного корпусу. Приклад: У спокійній атмосфері куріння сигарети дає змогу візуалізувати ламінарний потік, ми також можемо спостерігати вихори, що формуються, коли дим піднімається, потік завжди ламінарний. Якщо ми вдихаємо дим, а потім випльовуємо його, ми бачимо, що шлейф диму має набагато більш бавовняний, однорідний вигляд, потік турбулентний. (але палити не годиться!)
Існує також проміжний режим між ламінарним і турбулентним - це перехід (від ламінарного до турбулентного). в цьому режимі ми бачимо, як ламінарний потік дестабілізується до турбулентного режиму. Ці різні режими безпосередньо пов'язані з Re (ламінарний Re, перехід 2000 р., Re> 4000 турбулентний, ми можемо мати принаймні ламінарні потоки до Re 20000 з дуже гладкими стінками та дуже контрольованими експериментальними умовами), що також залежить від стану поверхні стіни (коли є!)
- Позначення крила:
- Хорда - це довжина профілю.
- Розмах крил - це відстань між двома кінцями крила
Визначення подовження:
Співвідношення сторін - розмах крил² (плоский)/поверхня
Це співвідношення сторін є суттєвим фактором поведінки крила в польоті.
Дійсно, чим більше вітрила розвиваються, тим більше вони збільшуються.
- Розрахунок подовження:
Все, що вам потрібно - це хороший лічильник і невеликий калькулятор.
- Для прямокутного вітрила:
Ми вимірюємо розмах крил і хорду (яка завжди однакова). За допомогою цього ми обчислюємо площу (= проліт, помножений на хорду), який ми ділимо на проліт.
- Для еліптичного вітрила:
Спочатку ми вимірюємо розмах крил плоско, потім проводимо серію вимірювань хорди вітрила. Вимірюючи різні акорди, ми обчислюємо середній акорд.
Щоб отримати площу, ми множимо середню хорду на проліт.
Потім розігрується фокус !
- Вплив пропорції на крило:
Співвідношення сторін для однієї і тієї ж поверхні є параметром продуктивності вітрила. Таким чином, різниця між двома вітрилами з однаковою поверхнею, але з різним співвідношенням сторін, є кращою характеристикою для того, що має найбільше співвідношення сторін.
Пояснення:
Якщо його співвідношення сторін більше, це тому, що розмах крил більше, а крило набагато довше. Хорда кінчиків крил набагато менш важлива. Таким чином вітрило значно зменшує свій вир. Таким чином, це логічно зменшує опір. Отже, втрата продуктивності.
Однак є ще недоліки: чим більше крило, тим ширше воно набирає повітряну масу, стикаючись з турбулентністю та різницями, які мають тенденцію його деформувати.
Крім того, якщо ми не збільшуємо його жорсткість у міру її подовження, ми ризикуємо мати більш деформовані наконечники крила, які, як правило, спричиняють падіння та уповільнюють крило.
узагальнити, Співвідношення сторін є важливим фактором для ефективності крила (планери -> 36, міраж 2000 -> 2-3). Його ефект відтворюється на рівні слухача.
Додаткова інформація: Крайові крайові вихори відповідають за так зване індуковане опору. Індукований підйомом, оскільки саме поглиблення між двома сторонами крила змушує вас літати, але яке також створює ці вихори. Вони несуть із собою енергію, за яку потрібно платити. Теорія підйомної лінії говорить, що це індуковане опору обернено пропорційне співвідношенню сторін (ми можемо бачити інтерес, що він великий, але не надто великий для маневреності, оскільки інерція крил у рулоні стає занадто сильною.) . Ця сама теорія говорить, що форма, яка мінімізує індуковане опору, - це еліптична форма (наприклад, англійська spitfire). Ми бачимо, що крила CV та параплана дуже часто еліптичні, де дно болить, що цей закон діє лише для крил PLANES ! Це далеко не так з парапланами. У цьому випадку еліпс є хорошим компромісом, оскільки навіть якщо повітряний змій не є плоским, ми не дуже далекі від оптимальної форми. Крім того, еліпс дає відхилення крила, і це збільшує стабілізацію в похитці.
Склад вітрів:
На мою думку, для подальшого пояснення необхідно пояснити склад вітрів.
Будемо представляти кожен вітер вектором, який матиме швидкість (довжину вектора), напрямок і напрямок .
В іншому буде враховано лише один вітер: відносний вітер .
Цей вітер - це сума вітрів, які будуть чинитись на врахований об’єкт. Цей вітер називають відносним, оскільки він відносно досліджуваного об’єкта. Тут це буде відносно вивчених профілів.
Приклад: для використання профілю.
Перший вітер, який слід врахувати, - це вітер погоди. Будемо вважати це паралельно землі. Цей вітер також називають справжнім вітром.
Інший вітер, який слід враховувати в нашому дослідженні, - це швидкість повітряного змія або профіль повітряної маси. Його швидкість приносить йому другий вітер, який є швидкістю вітру .
Отже, для повітряного змія, посередині вікна, що піднімається до його верхньої частини, ми можемо знайти відносний вітер такого типу:
Профіль крила літака:
Попередження: це пояснення передбачає, що в цьому випадку крило літака жорстке.
Примітка: Кожна зі стрілок тут представляє потік повітря навколо крила.
Для початку, я вважаю, що необхідно викласти деякі основні терміни:
Також наступна схема визначає їх сама по собі:
Потім, наведений вище профіль схематизує еволюцію крила, подібного до цього, у масі повітря .
Зверніть увагу, що червона стрілка довша за зелену; отже, швидкість повітря над крилом буде більшою, ніж під крилом, оскільки в той же час повітря, що проходить над профілем, пройде більшу відстань.
Відповідно до відношення Бернуїллі до потоку рідин, яке говорить нам, що чим більше швидкість зростає, тим більше тиск зменшується, ми матимемо нижчий тиск вище (низький тиск) і більше тиску нижче (високий тиск). Тож буде феномен аспірації.
Це пояснення довшого шляху пояснення підйому є класичним і дуже дифузним, але архівним.
Перша помилка випливає з думки, що дві частинки, розташовані на передньому краї, одночасно опиняться на задньому краї (BF). На попередньому сайті є анімований gif, який чітко це показує. Перш ніж продовжувати, ми можемо зрозуміти, що тоді за BF є шар зсуву, якщо швидкості різні. Цей зсув утворює крихітні вихори, які утворюють вихровий лист. підемо далі.
Крило літає, бо спирається на повітря відповідно до принципу реакції дії. Уявімо, що ми перебуваємо на даху, спостерігаючи, як літак проходить у хмарі диму, і ми можемо побачити:
- коли крило просувається в повітрі в спокої, нижня поверхня відхиляє повітря вперед і вниз. при проходженні крила частинки повітря залишаються там, де вони є. На верхній поверхні інерція повітря має тенденцію направляти повітряний потік прямо вперед, але атмосферний тиск забороняє відкриті зони вакууму. Отже, ми можемо бачити повітря, що тече вздовж верхньої поверхні (ми можемо пов’язати цей ефект інерції із западанням верхньої поверхні, але ми зробимо інакше). Тоді зрозуміло, що ми бачимо, як крило проходить РУХ частинок (що називаються циркуляцією) кругового типу (оїд), що надходять з внутрішньої частини, минаючи БА і ковзаючи на екстрадо.
Будьте обережні, частинка, що контактує з інтрадосом, не опиниться в БФ в кінці свого шляху. Його рух дуже малий, але загальний рух частинок створює цю циркуляцію. Якщо взяти до уваги Бернуллі, то ми бачимо, що з точки зору крила відносний рух повітря на нижній поверхні менш швидкий, ніж на верхній.
Дійсно, у інтратрадосів швидкість частинок дорівнює швидкості крила за мінусом природної швидкості частинок (тяга до фронту). На верхній поверхні циркуляція додається до швидкості крила. Звідси надлишковий тиск і депресія.
Це поняття обігу досить важко зрозуміти, я сам витратив певний час, щоб зрозуміти його.
Щоб пролити світло на це питання, ми можемо навести кілька прикладів:
- М'яч для гольфу або тенісу: ми знаємо, що коли ми піднімаємо м'яч (англійський термін добре розуміється!), Тобто, коли він обертається сам, він відчуває силу, нормальну до осі обертання. Це ефект магнусу. Направляючи кульку, з одного боку прискорює рідину, що контактує з нею, а з іншого уповільнює, створює циркуляцію або силу.
- уявімо, що ми можемо управляти циліндричним вихором радіуса R, обертати його навколо своєї осі і рухати в повітрі. Ну, навколишнє повітря буде мати таку ж поведінку, як і м'яч. Вир створює циркуляцію. Зазначена вище теорія ліній протантів використовує вихрове моделювання замість геометрії крила для встановлення її результатів. Етонант No?
Саме це дозволяє значно зменшити швидкість потоплення у випадку літака або параплана, який використовує саме цей принцип.
Ось зведена діаграма:
Однак все це явище змінюється залежно від нахилу крила.
Для наступного ми визнаємо, що крило в коробці. Саме відносний вітер наповнює кесони, щоб надати їм таку форму.
-захворюваність:
Це визначається діаграмою нижче:
-витрата повітря відповідно до рівня падіння:
Видно, що чим більше зростає захворюваність, тим більше з’являється турбулентність.
Також на наступній діаграмі ми можемо побачити потік повітря, коли рівень захворюваності трохи збільшується.
Деталі :
той факт, що повітряні потоки можуть вилітати з верхньої поверхні, безпосередньо не пов'язаний з турбулентністю. Що ми можемо сказати, так це те, що інерція частинок області прагне їх продовжувати в тому напрямку, в якому вони перебувають, в’язкість і тиск протистоїть тому, що повітряні потоки віддаляються від Стіни. Коли кут атаки занадто сильний, інерція набуває чинності, і повітряний потік може злетіти через BF.la протанція більше не збільшується. Якщо рівень захворюваності ще більше збільшується, загін різко піднімається до передньої частини профілю, анулюючи майже весь підйомник, це стійло. Чому підйом вбиває підйомник: підйом викликає швидкості на стіні, які йдуть вгору по потоку, ці швидкості відсікаються зі швидкістю крила, з Бернуїллі ми швидко розуміємо, що тиск на верхню поверхню збільшується . Можна також сказати, що ці швидкості зменшують циркуляцію навколо крила.
-кидає:
Коли кут атаки занадто великий, ми бачимо, що повітряні потоки вже не досягають контуру крила. Потім виникають численні турбулентності та затримка: тобто надлишковий тиск і депресія зникають. Потім захворюваність знизиться.
-закриття:
Коли рівень захворюваності занадто низький, у випадку гнучкого крила відбувається закриття: внутрішній тиск вже недостатньо важливий. Тоді ми маємо передній край, який складається.
Подробиці:
Закриття можна пояснити трохи краще: вітрило закривається, якщо сила тиску, що діє зовні, більша за силу, яка панує всередині (і що дозволяє йому залишатися надутим у звичайний час). Для деталізації явища нам потрібно визначити загальний тиск Pt = P + Pd, де Pd - динамічний тиск = 0,5 * ro * V ^ 2, P - статичний тиск. Якщо ми знаходимось у рухомій машині з датчиком тиску, ми вимірюємо P, а якщо виймаємо датчик з вікна "обличчям до вітру", вимірюємо Pt. Pt має властивість залишатися постійною вздовж поточної лінії. Це означає, що всередині вітрила Pd перетворюється на P = Pt, оскільки V = 0 (майже). Якщо підсумувати розподіл зовнішнього тиску, ми отримаємо силу, що чиниться на шкіру, яку ми маємо порівняти із сумою Pt всередині. Я додаю два зображення, які ілюструють суть. зеленим кольором - зона, чия зумовлена сила має тенденцію до закриття. Ми можемо помітити, що: саме нижня поверхня викликає закриття, оскільки: Внутрішній тиск застосовує висхідну силу на внутрішню верхню поверхню, поки вона опускається на внутрішню нижню поверхню. сила вгору протиставляється силі, яка виникає внаслідок розподілу верхньої поверхні, навпаки, на нижній поверхні ці дві сили рухаються в одному напрямку
Вихор, перетягування, підйом.:
- Вир:
Вир - явище, яке з’являється в кінці крила. В основному це пов’язано з тим, що надлишковий тиск має тенденцію до депресії. Це джерело додаткового опору, який погіршує характеристики в польоті. Цей опір (див. Наступний абзац) необхідно максимально зменшити на будь-якій літаючій машині.
-боротися з вихором:
Є два основних рішення:
- Зменшіть хорду кінчиків крил:
Ми будемо використовувати геометрію крила, де кінчики крил будуть короткими. Еліптичне крило є хорошим рішенням, оскільки воно має максимальну хорду в середині крила і міні-хорди по краях крила. Зменшення хорди кінчика крила зводиться до зменшення площі поверхні на постійний проліт, отже, збільшення співвідношення сторін. Як ми бачили, це зменшує індуковане опору.
Існують і інші геометрії крил, які зменшують опору при збереженні прямокутної основної поверхні:
ось приклад, видно зверху
- Додайте плавник або противихревий плавник в кінці крила (або крила):
Цей прийом застосовується навіть на літаках, стрижах. Плавці розташовані вгору, як на цих, або вниз, як на повітряних зміях типу Skytiger від Flexifoil. Тому ці дрейфи дозволяють запобігти залученню потоків повітря від надлишкового тиску до западини.
Логічно, що дрейф вгору є найефективнішим, оскільки він на рівні надлишкового тиску, а спрямований вниз не заважає частині повітряних потоків йти вниз.
деталі:
Крильця дозволяють зменшити індукований опір шляхом переміщення вихору від крила. Але їх конструкція досить складна, оскільки лікування може бути гіршим за хворобу. Дійсно, це додає змоченій поверхні, отже, опір (в'язкий). Вся справа в тому, що коефіцієнт посилення індукованого опору повинен бути більшим, ніж опор крилець.
- Перетягніть і підніміть:
Ці поняття є дуже важливими величинами. Вони моделюють у вигляді вектора різні сили, що діють на профіль.
Підйом - це сила, зумовлена депресією надлишкового тиску, що діє на профіль під час його польоту, яка орієнтована перпендикулярно осі відносного вітру.
Опір - це сила, що діє на відносний вітер на профіль. Він має ту саму вісь, що і відносний вітер. тому опір є перешкодою для швидкості крила, оскільки він уповільнює його. Опір є джерелом втрат аеродинамічних характеристик.
Перетягування завжди слід мінімізувати, оскільки це є джерелом втрат. Перетягування також застосовується до ліній ваших повітряних зміїв. Чим більше дроти, тим більший їх опір, тому чим більше вони уповільнюють ціле (лінія) - (кайт).
Діаграма, що ілюструє це явище:
Отже, ми матимемо результуючу силу на крилі, яка є сумою підйому та опору.