Eredeti megjelent:
Repülés
1950. 6. szám 14.old.
A felhajtóerő és ellenállás nagysága
A légerőknek, vagyis a felhajtóerő
és ellenállásnak a hatását aerodinamikai (légerőtani)
kísérleti berendezésekkel határozzuk meg. A legfontosabb ilyen szerkezet a
szélcsatorna, melynek segítségével egyenletes légáramlás állítható elő (1.
ábra)
Számítások céljaira a felhajtóerőt és ellenállást képlettel fejezzük ki.
A felhajtóerő képlete
Vagyis a felhajtóerő függ a levegősűrűség ½
értékétől (ζ/2). Minél sűrűbb a levegő, melyben a szárny
halad, a felhajtóerő annál nagyobb. Függ a sebességtől. A sebesség
növekedésével négyzetes arányban nő a felhajtóerő (v2). Függ a
felhajtóerő a szárnyfelület nagyságától is (f). Minél nagyobb a szárny
felülete, annál nagyobb a rajta keletkezett felhajtóerő.
Függ végül a felhajtóerő nagysága a Cf
felhajtóerő-tényezőtől. A felhajtóerő tényező magában foglalja az állásszög és
szárnyprofil kialakításának aerodinamikai tulajdonságait. A Cf
értékeit kísérleti intézetek szélcsatornáiban mérések alapján állapítják meg.
Ha az áramlásba helyezett szárnyszelvény állásszögét növeljük, azt
tapasztaljuk, hogy egy darabig nő a felhajtóerő, még pedig az állásszöggel
arányosan. Azonban ez a felhajtóerő-növekedés nem tart sokáig. 16-18° körüli
állásszögnél –ez a kritikus állásszög- egy új jelenség lép fel, mely a
felhajtóerő növekedését megállítja, sőt csökkenti. Ez a leválás jelensége.
Mielőtt továbbmennénk, tudnunk kell azt, hogy kétféle áramlás van: lamináris
(réteges) és turbulens (örvénylő). A lamináris áramlásoknál fennáll a mozgási
energia és a nyomási energia egymásba való átalakulása, míg ez a
törvényszerűség a turbulens áramlásoknál nem áll fenn. Ha a kritikus
állásszögnél nagyobb állásszöget adunk a szárnynak, az áramlás nem tudja a
szelvény felső kontúrját követni, elválik tőle és a szárny mögött egy
nagykiterjedésű örvénytér keletkezik, ahol a levegő
nem haladó, hanem örvénylő mozgást végez. (2. ábra). Ez a jelenség idézi elő az
ellenállás növekedését, amely a repülőgép átesését vonja maga után.
Vizsgáljuk meg egy koordinátarendszerben az állásszög változásának
hatásait és nézzük meg, hogy bizonyos állásszögekhez mekkora felhajtóerő
tartozik.
A koordináta-rendszer egy kettős tengelyrendszer, melynek egy vízszintes
negatív és pozitív, meg egy függőleges negatív és pozitív tengelye van (3.
ábra) A koordináta-rendszer függőleges tengelyére felmérjük a felhajtóerő
értékeit (Cf), a vízszintes tengelyre
pedig az állásszöget, fokokban kifejezve.
A koordináta rendszerben vesszük az egyes állásszögeket és az egyes
felhajtóerő tényező értékeket és ezeket
meghosszabbítva felvetítjük, a metszéspontnál megkapjuk azt a pontot, mely
meghatározza, hogy egy bizonyos állásszöghöz mekkora felhajtóerő tartozik. Ha
ezeket a pontokat összekötjük, egy görbét kapunk, mely világosan mutatja, hogy
az állásszög változtatásával hogyan változik a felhajtóerő nagysága. Ez a görbe
azt is elárulja, hogy megfelelő görbültséggel rendelkező szárny esetén még kis
negatív állásszögnél is keletkezik felhajtóerő. A kritikus állásszöghöz érve
láthatjuk, hogy az állásszög további növelésével milyen rohamosan csökken a
felhajtóerő, mely a túlhúzott állapotnak, majd a gép átesésének felel meg.
A felhajtóerő keletkezésénél minden esetben fellép az ellenállás. A
kettő szorosan együtt jár. Az ellenállás képlete az alábbi:
Az ellenállás függ tehát a levegő
sűrűségétől feles arányban (ζ/2). Minél sűrűbb a levegő, annál nagyobb az
ellenállás. A sebességgel négyzetes arányban növekszik (v2). Függ a
felület nagyságától (f), vele egyenes arányban növekedik. Függ továbbá a Ce ellenállás tényezőtől, melynek nagyságát szintén
laboratóriumi mérések útján állapítják meg, figyelembe véve a szárnyprofil
kialakítását, az állásszöget és a szárny súrlódási és örvénylési ellenállását.
Az ellenállási tényező nagyságát az előbbihez hasonló módon
vizsgálhatjuk. A koordináta-rendszer függőleges tengelyére felmérjük a Ce ellenállástényező értéket, a
vízszintes tengelyre pedig az állásszöget (4. ábra) A
megszerkesztett metszéspontokat, ha összekötjük, egy görbét kapunk, mely
megmutatja , hogy ennek a profilnak az ellenállása -5°-nál lesz a legkisebb. Ha az állásszöget
növeljük, eleinte fokozatosan, a kritikus állásszög után
pedig rohamosan fog az ellenállás nőni.
Egy másik ábrázolási mód a Lilienthal-féle, ú.n. poláris jellemgörbe, melynek megszerkesztése úgy
történik, hogy a függőleges tengelyre a Cf, a
vízszintes tengelyre pedig a Ce
értékeket mérjük fel. Ha ezeknek az értékeknek a meghosszabbításából származó
metszéspontokat összekötjük, kapjuk a polár-görbét és
ha a görbe pontjai mellett az állásszöget is
feltüntetjük akkor egy vonallal ábrázolni tudjuk a felhajtóerő és ellenállás
értékek változását az állásszög változásától függően. (5. ábra) Az ábrán látjuk
a polár-diagramm különböző pontjának megfelelő
repülési helyzeteket. A 20°alatti ábra a túlhúzásból eredő eseményt
szemlélteti.
Az ellenállásnak a felhajtóerőhöz való viszonyát siklószámnak nevezzük.
Ez nem más, mint ugyanahhoz az
állásszöghöz tartozó felhajtóerő és ellenállásérték.
A siklószámtól függ a szárny kedvező siklószöge. Siklószög az az állásszög, melynél a termelt felhajtóerő az
ellenálláshoz viszonyítva a legnagyobb. Kedvező siklószög a szárnynak olyan
állásszöggel történő repülése, melynél a legmesszebbre tud siklani (6.ábra).
K.E.
♣ Archiválta SRY 2005 december
30. ♣ CANON LiDE system ♣ Microsoft
Word ♣ SRY MODELL 2005