SRY MODELLEZŐ KÖNYVTÁR


 

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.

 

SRY MODELL

♣ Archiválta SRY 2005 december 30. ♣ CANON LiDE system ♣ Microsoft Word ♣ SRY MODELL 2005