Effect van vorm op lift

Computertekening van een symmetrisch aërodynamisch vlak en een aërodynamisch vlak met camber. Hogere draaiing = grotere lift.

De hoeveelheid lift die door een voorwerp wordt opgewekt, hangt af van de mate waarin de stroming wordt gedraaid, wat afhangt van de vorm van het voorwerp.In het algemeen is de lift een zeer complexe functie van de vorm. Aerodynamici modelleren het vormeffect met een liftcoëfficiënt die gewoonlijk door windtunneltesten wordt bepaald. Voor sommige eenvoudige vormen kunnen we wiskundige vergelijkingen ontwikkelen om de liftcoëfficiënt te bepalen. Het eenvoudigste model, het tweedimensionale Kutta-Joukowskiairschuim, wordt bestudeerd door studenten. Het computerprogramma FoilSim geeft de resultaten van deze analyse in een vorm die gemakkelijk bruikbaar is voor studenten. Een resultaat van de analyse toont aan dat hoe groter de stroming draait, hoe groter de lift is die door een aërodynamisch profiel wordt gegenereerd.

Deze dia toont de stromingsvelden voor twee verschillende aërodynamische profielen.Het aërodynamische profiel links is een symmetrisch profiel; de vormen boven en onder de witte middellijn zijn hetzelfde. Het rechter vleugelprofiel is gekromd bij de achterrand. De gele lijnen op elke figuur geven de stromingslijnen van links naar rechts weer. De linker figuur vertoont geen netto draaiing van de stroming en produceert geen lift; de rechter figuur vertoont een grote draaiing en genereert een grote hoeveelheid lift. De voorste delen van beide vleugels zijn bijna identiek. Het achterste gedeelte van het rechter vleugelprofiel veroorzaakt de grotere draaiing.

Het hierboven getoonde voorbeeld verklaart waarom het achterste gedeelte van vleugels scharnierende gedeelten heeft om een vliegtuig te besturen en te manoeuvreren. Het naar beneden buigen van het achterdeel levert een geometrie op die lijkt op de figuur hiernaast en die meer lift produceert. Evenzo, als de achterste sectie omhoog wordt gebogen, creëert het minder lift (of zelfs negatieve lift). De mogelijkheid om de hoeveelheid lift over een deel van de vleugel te variëren geeft de piloot de mogelijkheid om een vliegtuig te manoeuvreren. De volgende dia’s tonen de doorbuiging van de stuurvlakken en de resulterende beweging van het vliegtuig:

Elevator regelt de stampbeweging.
Rudder regelt de gierbeweging.
Ailerons regelen de rolbeweging.

Laten we de afhankelijkheid van lift van de vorm van het vleugelprofiel onderzoeken met behulp van een Javasimulator.

Als gevolg van IT-beveiliging ondervinden veel gebruikers momenteel problemen met de educatieve applets van NASA Glenn. De applets worden langzaam bijgewerkt, maar het is een langdurig proces. Als u bekend bent met Java Runtime Environments (JRE), kunt u proberen de applet te downloaden en deze uit te voeren in een Integrated Development Environment (IDE) zoals Netbeans of Eclipse. Hieronder volgen handleidingen voor het uitvoeren van Java applets in beide IDE’s:
Netbeans
Eclipse

U kunt de vorm van de folie veranderen door de schuifbalk onder het kijkvenster te gebruiken of door terug te springen over het invoerveld, uw nieuwe waarde in te typen en op de Enter-toets op het toetsenbord te drukken. Rechts is een grafiek van de lift-versuskamer. Camber is een maat voor de mate van kromming van het vleugelprofiel. De rode stip geeft uw omstandigheden aan. Onder de grafiek staat de numerieke waarde van de lift. U kunt ofwel de liftwaarde (in Engelse of Metrische eenheden) of de liftcoëfficiënt weergeven met behulp van de keuzeknoppen rond het uitvoervak. Klik op de keuzeknop en kies uit het drop-menu.

Stel bij wijze van experiment de camber in op 0.0 procent koorde en noteer de hoeveelheid lift. Verhoog nu de camber tot 5 procent. Is de lift toegenomen of afgenomen? Stel de camber in op -5 procent. Wat is de waarde van de lift? Welke kant zou dit vleugelprofiel opgaan?

U kunt uw eigen kopie van het programma downloaden om off-line uit te voeren door op deze knop te klikken:

U kunt het effect van de vorm van het vleugelprofiel en de andere factoren die van invloed zijn op de lift verder onderzoeken met behulp van deFoilSim III Java Applet.U kunt ook uw eigen exemplaar van FoilSim downloaden om er gratis mee te spelen.

Activiteiten:

rondleidingen