In elke lugvaartontwerpburo is daar 'n storie oor 'n verklaring deur die hoofontwerper. Slegs die skrywer van die verklaring verander. En dit klink so: “Ek het my lewe lank met vliegtuie te doen, maar ek verstaan steeds nie hoe hierdie stuk yster vlieg nie!”. Inderdaad, Newton se eerste wet is nog nie gekanselleer nie, en die vliegtuig is duidelik swaarder as lug. Dit is nodig om uit te vind watter krag nie toelaat dat 'n multi-ton masjien op die grond val nie.
Metodes van lugreis
Daar is drie maniere om te reis:
- Aërostaties, wanneer dit van die grond af opgelig word, word uitgevoer met behulp van 'n liggaam waarvan die spesifieke gewig laer is as die digtheid van atmosferiese lug. Dit is ballonne, lugskepe, sondes en ander soortgelyke strukture.
- Reaktief, wat die brute krag is van 'n straalstroom vanaf brandbare brandstof, wat dit moontlik maak om die swaartekrag te oorkom.
- En, laastens, die aërodinamiese metode om hysbak te skep, wanneer die Aarde se atmosfeer as 'n ondersteunende stof vir voertuie swaarder as lug gebruik word. Vliegtuie, helikopters, girovliegtuie, sweeftuie en, terloops, voëls beweeg met hierdie spesifieke metode.
Aerodinamiese kragte
'n Vliegtuig wat deur die lug beweeg, word deur vier hoof multirigtingkragte beïnvloed. Konvensioneel is die vektore van hierdie kragte vorentoe, agtertoe, af en op gerig. Dit is amper 'n swaan, kanker en snoek. Die krag wat die vliegtuig vorentoe stoot, word deur die enjin opgewek, agteruit is die natuurlike krag van lugweerstand, en afwaarts is swaartekrag. Wel, in plaas daarvan om die vliegtuig te laat val - die hysbak wat deur die lugvloei gegenereer word as gevolg van die vloei om die vlerk
Standaardatmosfeer
Die toestand van die lug, sy temperatuur en druk kan aansienlik verskil in verskillende dele van die aarde se oppervlak. Gevolglik sal al die eienskappe van vliegtuie ook verskil wanneer hulle op een of ander plek vlieg. Daarom, vir gerief en om al die eienskappe en berekeninge tot 'n gemene deler te bring, het ons ooreengekom om die sogenaamde standaard atmosfeer met die volgende hoofparameters te definieer: druk 760 mm Hg bo seespieël, lugdigtheid 1,188 kg per kubieke meter, spoed van klank 340,17 meter per sekonde, temperatuur +15 ℃. Soos die hoogte toeneem, verander hierdie parameters. Daar is spesiale tabelle wat die waardes van die parameters vir verskillende hoogtes openbaar. Alle aërodinamiese berekeninge, sowel as die bepaling van vliegtuigprestasie-eienskappe, word met behulp van hierdie aanwysers uitgevoer.
Die eenvoudigste beginsel om hysbak te skep
As in die aankomende lugvloeiom byvoorbeeld 'n plat voorwerp te plaas deur die palm van jou hand by die venster van 'n bewegende motor uit te steek, kan jy hierdie krag, soos hulle sê, "op jou vingers" voel. Wanneer die palm teen 'n klein hoek relatief tot die lugvloei gedraai word, word dit dadelik gevoel dat daar benewens lugweerstand nog 'n krag verskyn het wat op of af trek, afhangende van die rigting van die draaihoek. Die hoek tussen die vlak van die liggaam (in hierdie geval, die palms) en die rigting van die lugvloei word die aanvalshoek genoem. Deur die aanvalshoek te beheer, kan jy die hysbak beheer. Dit kan maklik gesien word dat met 'n toename in die aanvalshoek, die krag wat die palm opstoot sal toeneem, maar tot 'n sekere punt. En wanneer dit 'n hoek naby 70-90 grade bereik, sal dit heeltemal verdwyn.
Vliegtuigvlerk
Die hoof dra-oppervlak wat hysbak skep, is die vlerk van die vliegtuig. Die vlerkprofiel is gewoonlik geboë traanvormig soos getoon.
Wanneer die lug om die vlerk vloei, oorskry die spoed van die lug wat langs die boonste gedeelte van die vlerk beweeg die spoed van die onderste vloei. In hierdie geval word die statiese lugdruk aan die bokant laer as onder die vlerk. Die drukverskil druk die vlerk op, wat hysbak skep. Daarom, om die drukverskil te verseker, word alle vlerkprofiele asimmetries gemaak. Vir 'n vlerk met 'n simmetriese profiel teen 'n nul-aanvalshoek, is die hysbak in gelykvlug nul. Met so 'n vleuel is die enigste manier om dit te skep om die invalshoek te verander. Daar is nog 'n komponent van die hefkrag - induktief. Sy isword gevorm as gevolg van die afwaartse skuins van die lugvloei deur die geboë ondervlak van die vlerk, wat natuurlik daartoe lei dat 'n opwaartse omgekeerde krag op die vlerk inwerk.
Berekening
Die formule vir die berekening van die hefkrag van 'n vliegtuigvlerk is soos volg:
Y=CyS(PV 2)/2
Waar:
- Cy - hysbakkoëffisiënt.
- S - vleuel area.
- V - gratis stroomsnelheid.
- P - lugdigtheid.
As alles duidelik is met lugdigtheid, vlerkoppervlakte en spoed, dan is die hefkoëffisiënt 'n waarde wat eksperimenteel verkry word en is nie 'n konstante nie. Dit wissel na gelang van die vlerkprofiel, sy aspekverhouding, aanvalshoek en ander waardes. Soos jy kan sien, is die afhanklikhede meestal lineêr, behalwe vir spoed.
Hierdie geheimsinnige koëffisiënt
Die vlerkhefkoëffisiënt is 'n dubbelsinnige waarde. Komplekse multi-stadium berekeninge word steeds eksperimenteel geverifieer. Dit word gewoonlik in 'n windtonnel gedoen. Vir elke vleuelprofiel en vir elke aanvalshoek sal die waarde daarvan verskil. En aangesien die vlerk self nie vlieg nie, maar deel van die vliegtuig is, word sulke toetse op die ooreenstemmende verminderde kopieë van vliegtuigmodelle uitgevoer. Vlerke word selde afsonderlik getoets. Volgens die resultate van talle metings van elke spesifieke vlerk, is dit moontlik om die afhanklikheid van die koëffisiënt van die aanvalshoek te plot, sowel as verskeie grafieke wat die afhanklikheid weerspieëllig vanaf die spoed en profiel van 'n bepaalde vlerk, sowel as van die vrygestelde meganisasie van die vlerk. 'n Voorbeeldgrafiek word hieronder getoon.
Trouens, hierdie koëffisiënt kenmerk die vermoë van die vlerk om die druk van die inkomende lug om te skakel na hysbak. Die gewone waarde daarvan is van 0 tot 2. Die rekord is 6. Tot dusver is 'n persoon baie ver van natuurlike perfeksie. Byvoorbeeld, hierdie koëffisiënt vir 'n arend, wanneer dit van die grond af opkom met 'n gevange gopher, bereik 'n waarde van 14. Dit is duidelik uit die bostaande grafiek dat 'n toename in die aanvalshoek 'n toename in lift tot sekere hoekwaardes veroorsaak. Daarna gaan die effek verlore en gaan selfs in die teenoorgestelde rigting.
Stalletjievloei
Soos hulle sê, alles is goed in moderering. Elke vleuel het sy eie limiet in terme van invalshoek. Die sogenaamde superkritiese aanvalshoek lei tot 'n stalling op die boonste oppervlak van die vleuel, wat dit van hysbak ontneem. Die stalletjie kom oneweredig oor die hele area van die vleuel voor en gaan gepaard met ooreenstemmende, uiters onaangename verskynsels soos skud en verlies aan beheer. Vreemd genoeg hang hierdie verskynsel nie veel af van spoed nie, alhoewel dit ook affekteer, maar die hoofrede vir die voorkoms van stalletjie is intensiewe maneuvering, vergesel van superkritiese aanvalshoeke. Dit was as gevolg hiervan dat die enigste ongeluk van die Il-86-vliegtuig plaasgevind het, toe die vlieënier, wat op 'n leë vliegtuig sonder passasiers wou "pronk", skielik begin klim het, wat tragies geëindig het.
Weerstand
Hand aan hand met hysbak kom sleep,verhoed dat die vliegtuig vorentoe beweeg. Dit bestaan uit drie elemente. Dit is die wrywingskrag as gevolg van die effek van lug op die vliegtuig, die krag as gevolg van die drukverskil in die areas voor die vlerk en agter die vlerk, en die induktiewe komponent wat hierbo bespreek is, aangesien die vektor van sy werking gerig is nie net opwaarts nie, wat bydra tot 'n toename in hysbak, maar ook terug, wat 'n bondgenoot van die weerstand is. Boonop is een van die komponente van induktiewe weerstand die krag wat plaasvind as gevolg van die vloei van lug deur die punte van die vlerk, wat vortex-vloei veroorsaak wat die skuins van die rigting van lugbeweging verhoog. Die aërodinamiese sleepformule is absoluut identies aan die hefkragformule, behalwe vir die koëffisiënt Su. Dit verander na die Cx-koëffisiënt en word ook eksperimenteel bepaal. Die waarde daarvan oorskry selde een tiende van een.
Drup-tot-sleep-verhouding
Die verhouding van hysbak tot sleepkrag word aërodinamiese kwaliteit genoem. Een kenmerk moet hier in ag geneem word. Aangesien die formules vir die hyskrag en die sleurkrag, behalwe vir die koëffisiënte, dieselfde is, kan aanvaar word dat die aërodinamiese kwaliteit van die vliegtuig bepaal word deur die verhouding van die koëffisiënte Cy en Cx. Die grafiek van hierdie verhouding vir sekere aanvalshoeke word die vlerkpool genoem. 'n Voorbeeld van so 'n grafiek word hieronder getoon.
Moderne vliegtuie het 'n aërodinamiese geh altewaarde van ongeveer 17-21, en sweeftuie - tot 50. Dit beteken dat op vliegtuie die vlerklig teen optimale toestande is17-21 keer groter as die weerstandskrag. In vergelyking met die Wright-broers se vliegtuig, wat 6,5 behaal, is die ontwerpvordering duidelik, maar die arend met die ongelukkige gopher in sy pote is nog ver weg.
Vlugmodusse
Verskillende vlugmodusse vereis verskillende lig-tot-sleep-verhouding. In kruisvlakvlug is die spoed van die vliegtuig redelik hoog, en die hefkoëffisiënt, eweredig aan die kwadraat van die spoed, is op hoë waardes. Die belangrikste ding hier is om weerstand te verminder. Tydens opstyg en veral landing speel die hysbakkoëffisiënt 'n deurslaggewende rol. Die spoed van die vliegtuig is laag, maar sy stabiele posisie in die lug word vereis. 'n Ideale oplossing vir hierdie probleem sou die skepping van 'n sogenaamde aanpasbare vlerk wees, wat sy kromming en egalige oppervlakte na gelang van die vlugtoestande verander, ongeveer op dieselfde manier as wat voëls doen. Totdat die ontwerpers daarin geslaag het, word die verandering in die hysbakkoëffisiënt bewerkstellig deur vlerkmeganisasie te gebruik, wat beide die oppervlakte en die kromming van die profiel verhoog, wat, deur die weerstand te verhoog, die hysbak aansienlik verhoog. Vir vegvliegtuie is 'n verandering in die sweep van die vlerk gebruik. Die innovasie het dit moontlik gemaak om weerstand teen hoë snelhede te verminder en hysbak teen lae snelhede te verhoog. Hierdie ontwerp het egter onbetroubaar geblyk te wees, en onlangs is voorlynvliegtuie met 'n vaste vlerk vervaardig. Nog 'n manier om die hefkrag van 'n vliegtuigvlerk te verhoog, is om die vlerk bykomend te blaas met 'n vloei van die enjins. Dit is in die weermag geïmplementeerAn-70 en A-400M vervoervliegtuie, wat as gevolg van hierdie eienskap deur verkorte opstyg- en landingsafstande onderskei word.
