Odugovlačenje krilo presjeci

Source: http://eng.fsu.edu/~dommelen/research/airfoil/airfoil.html

Obavljeni rad sa Szu-Chuan Wang. Ovaj rad je omogućeno podršku vazduhoplovstva Ured za naučno-istraživački rad.


Odugovlačenje krila

Stall je nepoželjan fenomen u kojem krilima aviona iskustvo povećan otpor zraka i smanjena lift. To može uzrokovati avion srušiti.
Stall se javlja kada je avion je pod prevelika uglom od napada (napadni ugao je ugao između ravni i pravac leta). To se može javiti tijekom polijetanja ili slijetanja, kada je brzina leta je relativno nizak: pri malim brzinama aerodinamičke sile su shodno tome manje, a jedini način da se dovoljno lift da nosi težinu je avion da leti avion na veći napadni ugao. Ako nepažljiv pilot omogućava brzinu previše nizak, avion će premašiti kritičnu napadni ugao i stall javlja.

Zbog stall krilo proizvodi manje lift i više drag; povećana drag izaziva brzinu dodatno smanjiti, tako da je krilo proizvodi još manje lift. U stvari, avion pada iz vazduha. U prizemlju se čeka ispod.

Zašto javlja odugovlačenje

Zašto krila usporiti? To je zbog procesa unutar graničnog sloja, sloj retardiranog zraka u blizini površine krila. Da bi krila bila efikasna, zrak mora teći potpuno oko vodećih (sprijeda) ruba krila. Na prevelika uglom od napada, vazduh u graničnom sloju blizu vodećeg ruba ne uspije u tome i to odvaja od površine krila.
Ispod je numerička simulacija u kojoj je zastoj krilo vidi na presjek. Vodeći rub je napustio, rub zadnji je u pravu. U simulaciji, granični sloj je predstavljen kao vrtlozi (mini tornada), koji su prikazani kao crne ili bijele točkice, ovisno o smjeru rotacije. Krila parcele do uglom od napada od 30 stupnjeva, što uzrokuje zastoj:

Na prvoj slici je krilo kreće na malim uglom od napada (ovdje uzeti kao nula). Imajte na umu da je granični sloj virova da ostane u blizini krila dok su nizvodno oprati. Na nulti kut napada, nema lift, a malo je drag.

Krilo je počeo bacanje, ali je granični sloj vrtlozi ostati blizu krila. Krilo se sada proizvodi značajnu snagu lift, a ipak malo drag.

Napadni ugao postala prevelika. Sloj vortices granice su odvojeni od gornje površine krila, a dolazni tok više ne bend potpuno oko vodeći rub. Krilo je u zastoju, što je dovelo do značajnog drag. Međutim, mnogo lifta dalje od odvojenom vrtlozi su i dalje iznad krila.

t = 6  

Kada su odvojeni vrtlozi se vazduh pored ruba zaostatku, lift počinje da odbacim.

Krilo se sada proizvodi malo lift, i puno drag. Međutim, to je lakše za zrak teče oko vodeći rub krila, bez lifta, a protok počinje da priključite.

Protok je uglavnom prišili, a koeficijent lift (efikasnost podizanje krila) je privremeno obnovljen. Nažalost, to će postaviti novi ciklus odvajanja; Nadalje, povećana drag smanjuje brzinu previše proizvesti mnogo lift, čak i na dobar koeficijent lift.

Evo evoluciju lifta, drag i trenutak koeficijenata:

Kako da se oporavi

Da se oporavi od tezge, pilot mora smanjiti napadni ugao natrag na dovoljno male vrijednosti. Iako je avion već pada na zemlju pod strmim uglom, pilot mora gurnuti štap naprijed da gura nos čak i niže. Time se smanjuje kut napada, a time i drag.
Avion počne ubrzavamo, padaju još brže. Ali, čim je avion pokupio dovoljno brzine, tako da je krilo može ponovo podržati težinu aviona, pilot vuče natrag na štap da se ponovo povećati napadni ugao (ovaj put borave u dopuštenog raspona), i vraća lift krila.

Očigledno, da se oporavi od tezge uključuje neki gubitak visine. Štandova su najopasniji na niskim visinama. Snaga motora može pomoći da se smanji gubitak visine, povećanjem brzine brže i pomažući da se vratite toka preko krila.

Koliko je teško da se oporavi od štand ovisi o avionu. Neki avioni koje je teško oporaviti se držati Shakers: potres štap upozorava pilota da je štand je neminovna. Karakteristike štand također ovisi o tome kako je avion napunjen; težište aviona mora biti dovoljno daleko foward.

Spins

A gore verzija štand je spin, u kojem je avion spirale dole. Štand se može razviti u spin kroz vršenje a postrance trenutak u pogrešno vrijeme.
Mehanika je spin su složeni. Ovisno o avionu, (i na način na koji je napunjen!) Može biti teško ili nemoguće da se oporavi od spin. Oporavak zahtijeva dobru efikasnost od repa površina aviona; obično oporavak uključuje upotrebu kormila da zaustavi okreće pokreta, pored lifta razbiti zastoj. Međutim, krila može blokirati protok zraka na rep. Ako je težište aviona je predaleko unazad, ima tendenciju da se oporavak teže. Pilot može dobiti dezorijentisani od vrtoglavih efektima spin, i primijeniti pogrešno korekcije.

Čak i ako je avion je dobro osmišljen, utovar unutar dopuštenog raspona i oporavak se izvršava besprijekorno, gubitak visine u spin može biti vrlo velika. Od štandovima i spinova su najvjerojatnije tijekom polijetanja i slijetanja, možda jednostavno ne može biti toliko visina na raspolaganju. Pod FAA pravila za privatne pilota, obuka tezga je potrebno, ali spin oporavak nije. Stall trening omogućava pilotu da prizna predstojeće štand, i preduzme korektivne mjere prije nego pravi štand i možda može doći do spin.


Shih, C., Lourenco, L., Van Dommelen, L. \ i Krothapalli, A. (1992) nestacionarno strujanje prošlosti je aeroprofila pitching konstantnom brzinom. AIAA Journal 30 1153-1161.