Is de dikte van het draagvlak evenredig met de luchtweerstandscoëfficiënt?

2

Betekent een toename van de dikte van een camber draagvlak dat er meer weerstand wordt geproduceerd? Waarom hebben traag vliegende vliegtuigen dikke schoepen, wanneer het ze nog meer vertraagt?

    
reeks David Teahay 16.06.2018 / 16:51

2 antwoord

4

Er zijn verschillende redenen om dikke $ ^ * $ vleugels te gebruiken.

  • Langzame vliegtuigen hebben hoge liftcoëfficiënten nodig om traag te vliegen. De verhoogde luchtweerstandscoëfficiënt is de prijs om te betalen voor een hogere $ C_ {L, max} $. Bekijk dit schema:
  • Bron:H.Schlichting,E.Truckenbrodt,AerodynamikdesFlugzeuges.Kleurentoegevoegd.

    BijlageReynolds-getallendemaximaleliftcoëfficiëntwordtbereiktdoor dikste schoepblad (18%) . Bij iets grotere re-nummers krijgt de 12% -dikte aerodynamica de overhand. De dunste vleugelschoep (9%) heeft echter gemiddeld ongeveer 20% minder maximale hefcapaciteit dan de dikkere.

    Het volgende diagram toont polen van symmetrische draagvlakken met verschillende diktes.

    Bron:B.Rögner,Flugwissen.IkkondeoorspronkelijkebronwaarRögnerhetdiagramuithaalde,nietvinden,alsiemandweetdathetvrijisomcommentaartegeven.

    Debeeldkwaliteitisslecht,maarjekuntzoweldehogere$C_{L,max}$alsdeluchtweerstandscoëfficiëntvandikkeschoepenherkennen.

    Deluchtweerstandscoëfficiëntisafhankelijkvanvelefactorenenis,zoalsweergegevenindeformulediewordtgegeveninhetantwoordvanPeter,nietevenredigaandedikte.dikteafhankelijkheidvandeluchtweerstand'skunnenechterwordengeachtevenredigmetdediktezijn.de$\delta^4$termiseenordevangroottekleinerdandetermvermenigvuldigdmet$\delta$

    $$\frac{c_{D,\text{normaleaamstrook}}}{c_f}=2+4\cdot\delta+120\cdot\delta^4$$

    $$\frac{c_{D,\text{laminairastrofiel}}}{c_f}=2+2.4\cdot\delta+140\cdot\delta^4$$

    InHoerner'sFluidDynamicDrag,hoofdstuk6.A.2,vindtumeerformulesomdeluchtweerstandscoëfficiënttebenaderenenrekeningtehoudenmetandereparameters.

    Eengoedebronvoorhetbegrijpenvandeinvloedvanparametersschoepbladophunaerodynamischeeigenschappen NACA TM 824 .

  • Stall-gedrag van dikkere schoepen is meestal vergevingsgezinder.

  • Een andere reden voor het gebruik van dikke schoepen is dat het het gewicht van de vleugel vermindert, omdat dikke constructies de buigbelastingen in een vleugel beter kunnen dragen. Als een vleugeltank wordt gebruikt, zorgen dikkere luchtschoepen voor een hoger tankvolume.

  • $ ^ * $: ik interpreteer dik als & nbsp; 12%, b. 15% zoals gevonden in de vleugels van veel GA-vliegtuigen.

        
    antwoord gegeven 16.06.2018 / 19:54
    2

    Ja, en nog preciezer gezegd, het moet een beetje anders worden geformuleerd: De drag coefficient groeit lineair met de draagvlakdikte. Airfoil-dikte betekent dat de lucht rond het vleugelprofiel moet stromen. Dit verplaatsingseffect zorgt ervoor dat de stroming rond een dik draagvlak meer versnelt dan rond een gelijkwaardig maar dunner profiel. Het dikkere draagvlak duwt de lucht opzij en om zich heen meer, waardoor de stroming versnelt en meer wrijving creëert dan de langzamere stroming rond een dunner aërodynamisch vlak. Dit effect wordt normaal gesproken benaderd met een extra term in de formule met wrijvingsweerstand, die evenredig is aan de relatieve dikte.

    Uitgaande van de wrijvingscoëfficiënt langs een rechte wand $ c_f $, is deze extra wrijvingsweerstand vastgelegd in een empirische formule die de beste pasvorm gaf voor een schat aan gegevens van de sleepgegevens, gebogen en niet-gevouwen. Dit is de formule voor de zero-lift luchtweerstandscoëfficiënt $ c_ {d0} $ van een draagvlak: $$ c_ {d0} = c_f \ cdot \ left (2 + 4 \ cdot \ delta + 120 \ cdot \ left (\ frac {1} {\ sqrt {1-Ma ^ 2}} \ right) ^ 3 \ cdot \ delta ^ 4 - 0.09 \ cdot Ma ^ 2 \ right) $$ waarbij $ \ delta $ de relatieve dikte van je draagvlak is en $ Ma $ het Mach-getal.

    Dat langzaam vliegende vliegtuig gebruik maakt van dikke schoepen is over het algemeen niet waar. Grotere vliegtuigen willen echter dikkere vleugelprofielen in hun vleugelwortel gebruiken om de vleugelbalk lichter te maken. Door een grotere afstand tussen de onderste en bovenste deksels te gebruiken, kunnen kleinere doppen worden gebruikt voor dezelfde buigsterkte.

    Om de lift te maximaliseren, worden voorste en achterste randflappen gebruikt. Dikkere schoepen vergemakkelijken de integratie en zorgen voor meer brandstof dankzij het hogere interne volume van de vleugel. Echter, na 20% dikte bij subsonische snelheid en 14% bij transsone snelheidsdikte wordt een verplichting - de stroom zal te vroeg scheiden om dikkere luchtprofielen praktisch te maken.

        
    antwoord gegeven 16.06.2018 / 20:21