Effect of Shape on Lift

Komputerowy rysunek symetrycznego profilu lotniczego i profilu lotniczego z pochyleniem. Większy skręt = większa siła nośna.

Ilość siły nośnej wytwarzanej przez obiekt zależy od stopnia skręcenia przepływu, który zależy od kształtu obiektu.Ogólnie rzecz biorąc, siła nośna jest bardzo złożoną funkcją kształtu. Aerodynamicy modelują efekt kształtu za pomocą współczynnika unoszenia, który jest zwykle określany poprzez badania w tunelu aerodynamicznym. Najprostszy model, dwuwymiarowa folia lotnicza Kutta-Joukowskia, jest badany przez studentów studiów licencjackich. Program komputerowy FoilSim dostarcza wyniki tej analizy w formie łatwej do wykorzystania przez studentów. Wynik analizy pokazuje, że im większy zwrot przepływu, tym większa siła nośna generowana przez profil.

Slajd ten pokazuje pola przepływu dla dwóch różnych profili lotniczych.Profil po lewej stronie jest profilem symetrycznym; kształty powyżej i poniżej białej linii środkowej są takie same. Profil po prawej stronie jest zakrzywiony w pobliżu krawędzi spływu. Żółte linie na każdym rysunku przedstawiają linie przepływu od lewej do prawej strony. Lewy rysunek nie pokazuje żadnego zwrotu netto przepływu i nie wytwarza siły nośnej; prawy rysunek pokazuje duży zwrot i wytwarza dużą siłę nośną. Przednie części obu profili są prawie identyczne. Rufowa część prawego profilu wytwarza większy skręt.

Przedstawiony powyżej przykład wyjaśnia, dlaczego rufowe części skrzydeł mają sekcje zawiasowe do sterowania i manewrowania samolotem. Odchylenie części rufowej w dół powoduje powstanie geometrii podobnej do przedstawionej na rysunku po prawej stronie i wytworzenie większej siły nośnej. Podobnie, jeśli część rufowa jest odchylona do góry, wytwarza mniejszą siłę nośną (lub nawet siłę ujemną). Możliwość zmiany siły nośnej na części skrzydła daje pilotowi możliwość manewrowania samolotem. Poniższe slajdy pokazują ugięcie powierzchni sterowych i wynikający z tego ruch samolotu:

Ster wysokości kontroluje ruch wznoszący.
Ster kierunku kontroluje ruch odchylający.
Lotki kontrolują ruch toczący.

Zbadajmy zależność siły nośnej od kształtu płatowca za pomocą symulatora Java.

Z powodu obaw o bezpieczeństwo IT, wielu użytkowników ma obecnie problemy z uruchomieniem apletów edukacyjnych NASA Glenn. Aplety są powoli aktualizowane, ale jest to długotrwały proces. Jeśli jesteś zaznajomiony z Java Runtime Environments (JRE), możesz spróbować pobrać aplet i uruchomić go na zintegrowanym środowisku programistycznym (IDE), takim jak Netbeans lub Eclipse. Poniżej znajdują się samouczki dotyczące uruchamiania apletów Java w obu IDE:
Netbeans
Eclipse

Kształt folii można zmieniać za pomocą suwaka znajdującego się pod oknem widoku lub poprzez cofnięcie się nad pole wejściowe, wpisanie nowej wartości i naciśnięcie klawisza Enter na klawiaturze. Po prawej stronie znajduje się wykres komory wznoszenia. Komora wznoszenia jest miarą krzywizny profilu lotniczego. Poniżej wykresu znajduje się wartość liczbowa siły nośnej. Możesz wyświetlić albo wartość siły nośnej (w jednostkach angielskich lub metrycznych) albo współczynnik siły nośnej za pomocą przycisków wyboru otaczających pole wyjściowe. Kliknij na przycisk wyboru i wybierz z menu rozwijanego.

W ramach eksperymentu ustaw pochylenie kół na 0,0 procent cięciwy i zanotuj wielkość uniesienia. Teraz zwiększ pochylenie do 5 procent.Czy wznios zwiększył się czy zmniejszył? Ustaw pochylenie na -5 procent. Jaka jest wartość siły nośnej? W którą stronę poruszałby się ten profil?

Możesz pobrać własną kopię programu do uruchomienia off-line klikając na ten przycisk:

Możesz dalej badać wpływ kształtu profilu i innych czynników wpływających na siłę nośną używając apletu JavaFoilSim III.Możesz również ściągnąć własną kopię FoilSim do zabawy za darmo.

Działania:

Guided Tours