Formens inverkan på lyftet

Datorritning av en symmetrisk flygplatta och en flygplatta med krökning. Högre vridning = större lyftkraft.

Mängden lyftkraft som genereras av ett objekt beror på hur mycket flödet vänds, vilket beror på objektets form.I allmänhet är lyftkraften en mycket komplex funktion av formen. Aerodynamiker modellerar formeffekten med en lyftkoefficient som normalt bestäms genom tester i vindtunnlar. För vissa enkla former kan vi utveckla matematiska ekvationer för att bestämma lyftkoefficienten.Den enklaste modellen, den tvådimensionella Kutta-Joukowskiairfoil, studeras av studenter i grundutbildningen.Datorprogrammet FoilSim ger resultaten av denna analys i en form som är lätt användbar för studenterna. Ett resultat av analysen visar att ju större flödessvängningen är, desto större lyftkraft genereras av en flygplatta.

Denna bild visar flödesfälten för två olika flygplattor.Flygplattan till vänster är en symmetrisk flygplatta; formerna ovanför och nedanför den vita mittlinjen är desamma. Profilen till höger är krökt nära bakkanten. De gula linjerna på varje figur visar strömningslinjerna från vänster till höger. den vänstra figuren visar ingen nettosvängning av strömningen och ger ingen lyftkraft. den högra figuren visar en stor mängd svängningar och ger en stor mängd lyftkraft. De främre delarna av de båda flygplansprofilerna är nästan identiska. Den bakre delen av det högra flygbladet skapar den större svängningen.

Exemplet ovan förklarar varför den bakre delen av vingarna har gångjärnsdelar för att kunna styra och manövrera ett flygplan. Genom att avleda den bakre delen nedåt skapas en geometri som liknar figuren till höger och som ger mer lyftkraft. På samma sätt, om den bakre delen avvinklas uppåt, skapas mindre lyftkraft (eller till och med negativ lyftkraft). Förmågan att variera mängden lyftkraft över en del av vingen ger piloten möjlighet att manövrera ett flygplan. Följande bilder visar styrytornas utböjning och den resulterande rörelsen hos flygplanet:

Höjdrodret styr lutningsrörelsen.
Rodret styr girrörelsen.
Skenroderstyrelsen.
Rullrörelsen.

Nu ska vi undersöka lyftans beroende av flygplansformen med hjälp av en Javasimulator.

På grund av IT-säkerhetsproblem har många användare för närvarande problem med att köra NASA Glenns utbildningsapplets. Appletterna uppdateras långsamt, men det är en långdragen process. Om du är bekant med Java Runtime Environments (JRE) kan du försöka ladda ner appleten och köra den i en integrerad utvecklingsmiljö (IDE) som Netbeans eller Eclipse. Följande är handledningar för att köra Java-applets i någon av IDE:erna:
Netbeans
Eclipse

Du kan variera foliernas form genom att använda reglaget under visningsfönstret eller genom att backa över inmatningsrutan, skriva in ditt nya värde och trycka på Enter-tangenten på tangentbordet. Till höger visas ett diagram över liftversuscamber.Camber är ett mått på hur mycket flygplanskrökning det finns.Den röda pricken visar dina förhållanden. Nedanför grafen finns det numeriska värdet på lyftet. Du kan visa antingen lyftvärdet (i engelska eller metriska enheter) eller lyftkoefficienten med hjälp av de valknappar som omger utmatningsrutan. Klicka på valknappen och välj från rullgardinsmenyn.

Som ett experiment kan du ställa in camber till 0,0 procent chord och notera lyftkraften. Öka nu cambern till 5 procent.Ökar eller minskar lyftet?Ställ in cambern på -5 procent. Vilket är lyftvärdet?Vilket håll skulle flygplansformen röra sig åt?

Du kan ladda ner din egen kopia av programmet för att köra offline genom att klicka på den här knappen:

Du kan ytterligare undersöka effekten av flygplansformen och andra faktorer som påverkar lyftkraften genom att använda Java-applettenFoilSim III.Du kan också ladda ner ditt eget exemplar av FoilSim för att spela med gratis.

Aktiviteter:

Guided Tours