1.8.2 Lamináris réteg és turbulens réteg.
Lamináris áramlás. Ez egy olyan áramlás, amelyben a folyadék úgy tekinthető, hogy egységes rétegekben mozog, amelyeket lapoknak nevezünk. Az áramlás lamináris, amikor a határrétegen belüli egymást követő levegőrétegek simán csúsznak egymáson, a felületen álló álló fóliától kezdve a külső levegő szabad áramlási sebességéig.
Turbulens áramlás. Ebben a fajta áramlásban a lapok rendezetlenül áramlanak, mind irányukban, mind sebességükben. A szabad térben az áramlás nem lép kölcsönhatásba tárgyakkal, de ha egy tárgy közel van a folyadék áramlásához, akkor kölcsönhatásba lép vele a sebességjellemzőinek megváltoztatásával, amint azt alább láthatjuk.
Az áramlás lamináris maradhat mindaddig, amíg a lapok nem lépnek kölcsönhatásba annyira, hogy másodlagos mozgásokat okozzanak közöttük, de egyébként a lapok szabad és véletlenszerű keverése turbulenssé teszi.
Az áramlás laminárisról turbulensre változhat az alábbiak alapján:
- Az áramlási sebesség változása.
- Magának az áramlásnak a megváltoztatása.
- A felület érdessége, amelyen átáramlik.
- Nyomás gradiensek. Amikor a statikus nyomás az áramlás menti távolsággal csökken, az áramlás zavarai csillapodnak; amikor ez a nyomás növekszik, a zavarok felerősödnek. Az elülső szárny szakaszának statikus nyomáscsökkenése segít fenntartani a lamináris áramlást.
- Egyéb tényezők: a folyadék sűrűsége (P), sebessége (V), hossza (ebben az esetben L = szárnyakkord) és viszkozitási együttható (u), amelyet a mérnökök egy Reynolds-számnak nevezett dimenziós számban viszonyítanak egymáshoz. R = (PVL)/u.
Határréteg és turbulens réteg. Amikor egy folyadék folyik egy felületen, a súrlódás miatt a felülethez legközelebb eső réteg teljesen leáll. Ennek a rétegnek a tetején mások képződnek, amelyek mindegyikének kisebb a súrlódása, mint az előzőnek, ezért nagyobb a sebessége. Tehát amíg egy adott rétegből nincs súrlódás, és a rétegeknek megvan a folyadék szabad sebessége.
A határréteg vastagsága általában növekszik, amikor a folyadék a felszín mentén mozog. Ennek a növekedésnek a mértéke a folyadék viszkozitásától, az áramlás sebességétől, a felület simaságától/érdességétől és a felület alakjától függ.
A határréteget, amelynek áramlása lamináris, gyakran lamináris határrétegnek nevezzük, amelyet néha rövidítünk lamináris réteg, míg ha az áramlás turbulens, akkor a réteget turbulens határrétegnek nevezzük, rövidítve: turbulens réteg.
Amikor a határréteg a szárny elülső élén kezd átfolyni, ezt a szárnyhoz ragasztott és nagyon vékony lamináris réteg formájában teszi; de ahogy a hátsó él felé áramlik, ez a réteg turbulens réteggé válik, jobban elkülönül a szárnytól és vastagabb.
Míg a réteg lamináris, továbbra is a szárnyhoz kapcsolódik, és emelést eredményez, de ha turbulens lesz, növeli a szárnytól való elválasztását, és nem hoz létre emelést. Azt a pontot nevezzük, amelynél a lamináris réteg turbulenssé válik és vastagságát növeli "turbulenciára való áttérés" vagy "határréteg átmenet".
Általában egy normál szárnyon a határréteg az akkordnak csak egy kis része marad lamináris, mielőtt turbulens áramlásra oszlik; továbbá ennek a rétegnek a vastagsága a vezető élen kicsi, bár a profil mentén növekszik. A turbulens áramlási terület jelentősen nagyobb súrlódási ellenállást tapasztal, mint a lamináris áramlás.
A szárnyak repülési tulajdonságai kétféleképpen javíthatók, és a határréteg-szabályozás mindkét esetben segíthet: 1) csökkentse az ellenállást a lamináris áramlás fenntartásával a határrétegen belül, és így elkerülje a turbulens áramláshoz való áttérést; Y két) növelje az emelést a határréteg-elválasztás kezdetének lehető legnagyobb késleltetésével.
1.8.3 Hogyan állítják elő.
1.8.6 A terhelési tényező.
Ez a tényező lehet pozitív vagy negatív. Pozitív (g pozitív), ha az erő lefelé mutat, és negatív (g negatív), ha felfelé mutat; pozitív gs-ben a pilóta súlya növekszik, "ragaszkodva" marad az üléshez, míg negatív gs-ben a súly csökken és a pilóta "lebeg" az ülésen.
Repülés közben a repülőgép szárnyainak el kell viselniük a repülőgép teljes súlyát; amennyiben állandó sebességgel és egyenes repülés közben mozog, a szárnyakra nehezedő terhelés állandó (1 g), és a sebesség változása ebben a helyzetben nem eredményez érezhető változásokat a terhelési tényezőben. De ha a változás a pályán van, akkor a légi jármű súlya további terhelést jelent, ami kifejezettebb, ha ez a változás nagy sebességgel és hirtelen történik. Ez a további terhelés a centrifugális erőnek köszönhető, amely az a tehetetlenségi erő, amely minden testben megnyilvánul, ha irányváltásra kényszerül (vízszintes vagy függőleges).
Ezért a repülőgép pályájának bármilyen változása kisebb-nagyobb mértékben olyan centrifugális erőt jelent, amely növeli a terhelési tényezőt. A repülőgépre kifejtett bármely erő, amely kivonja az útjából, stresszt okoz a szerkezetén, amelynek összege a terhelési tényező.
Terhelési tényező egyenes repülés esetén. Ha egyenes és vízszintes repülés közben a kormánykereket vagy a vezérlőrudat élesen hátrafelé húzzák, a repülőgép visszapattan (orra felfelé) és felfelé ívelő pályára lép, ami növeli a terhelési tényezőt (pozitív g). Ha viszont a vezérlő kereket hirtelen és élesen nyomja, a repülőgép elmerül (orra lefelé), és olyan pályára lép, amely csökkenti a terhelési tényezőt (negatív g).
A terhelési tényező fordulatokban. Bármelyik repülőgépen, bármilyen sebességgel, ha állandó magasságot tartunk fenn egy összehangolt kanyar alatt, akkor a terhelési tényező egy adott parti foknál megegyezik és egyenlő 1-vel osztva a partszög koszinuszával. Lény g a terhelési tényező és θ a bank szöge a képlet a következő lenne: g = 1/cos θ
Ugyanez az ábra egy fontos tényezőt mutat be a kanyarban: a terhelési tényező gyorsan növekszik a 45º-os partról. Fontos megjegyezni, hogy a szárnyaknak a terhelési tényezővel megegyező emelést kell produkálniuk, különben lehetetlen lenne fenntartani a magasságot.
Bár egy repülőgép 90 ° -on gördülhet, a hagyományos repülőgépek számára matematikailag lehetetlen az ilyen magasságú állandó magassági fordulat. Valamivel több mint 80 ° -nál a terhelési tényező meghaladja a 6 Gs-t, ami általában a repülésre tervezett repülőgépek szerkezeti határértéke. akrobatikus.
Könnyű hagyományos repülőgépek esetében az állandó magasságban történő maximális kanyarodás 60º. A 10º-os növekedés 1 G további terhelést jelent, ami nagyon közel helyezi a repülőgépet a stressz pontjához, amely szerkezeti károkat okozhat.
Terhelési tényező turbulenciában. Bár a repülőgépeket úgy tervezték, hogy ellenálljanak a jelentős intenzitású széllökéseknek, az ezek által előidézett gyorsulás növeli a terhelési tényezőt, különösen a szárnyakon. Ez a növekedés arányos a repülőgép sebességével. Ezért mérsékelt vagy extrém turbulencia esetén ajánlatos a repülőgép sebességét a gyártó által megadott manőverezési sebességre csökkenteni.
Kategóriák. Minden repülőgépet úgy terveztek, hogy megfeleljen bizonyos erőfeszítési követelményeknek, attól függően, hogy milyen repülőgépet használnak fel; az e követelmények szerinti osztályozást kategóriának nevezzük. Az illetékes hatóságok tanúsításához a szerkezeti igénybevételnek (terhelési tényezőnek) meg kell felelnie az előírt szabványoknak. A kategóriák és a maximális terhelési tényező mindegyikükre a következő (az F.A.A szerint):
- Normál: + 3,8 g –1,52 g.
- Hasznosság: + 4,4 g –1,76 g.
- Akrobatikus: + 6,0 g -3,00 g.
A terhelési tényező azon felső értékeit, amelyeket a repülőgép normál üzemeltetés során és különböző körülmények között képes ellenállni, "határterhelési tényezőknek" neveznek, és biztonsági okokból meg kell követelni, hogy ezek a határértékek ne okozzanak károsodás veszélyét a szerkezetükben. a repülőgép károsodása, ezen túlmenően általában 1,5-ös biztonsági tényezőre van szükség.
1.8.9 Gyakori helyzetek.
Három olyan repülési helyzet áll rendelkezésre, amelyekben a kritikus támadási szög túllépése a leggyakoribb: alacsony sebesség, nagy sebesség és kanyarodás.