Γωνία προσβολής

[mred-akias]

Τι είναι και πως σχετίζεται (αν σχετίζεται) με την εφαρμογή της αρχής Bernoulli στα φτερά?

[Samdreamth]

 

Γωνία προσβολής είναι η γωνία μεταξύ της γραμμής αναφοράς ενός σώματος (πχ η χορδή μιας αεροτομής) και του διανύσματος που αντιπροσωπεύει την σχετική κίνηση μεταξύ του σώματος και του ρευστού στο οποίο κινείται. Αν το πούμε διαφορετικά, στην παραπάνω πχ εικόνα, γωνία προσβολής είναι η γωνια μεταξύ της χορδής της αεροτομής και της προσπίπτουσας ροής του ρευστού.

 

Η εξίσωση του Bernulli είναι η ακόλουθη:

 

 

Είναι απλό: Η γωνία προσβολής, επηρεάζει την ταχύτητα. Μπορεί, αναλόγως του σώματος, στο u να πρέπει να βάλεις πχ ucosα όπου αυτό το α θα είναι η γωνία προσβολής.

 

Επίσης, η γωνία προσβολής σου επηρεάζει και την άντωση που υφίσταται πχ μια πτέρυγα. Η σειρά με την οποία γίνεται αυτό είναι η εξής: αλλαγή της γωνίας προσβολής --> αλλαγή της ταχύτητας --> αλλαγή της πίεσης --> αλλαγή της άντωσης.

 

Ελπίζω να σε βοήθησα λίγο...

[Periklis]

 

Γωνία προσβολής είναι η γωνία μεταξύ της γραμμής αναφοράς ενός σώματος (πχ η χορδή μιας αεροτομής) και του διανύσματος που αντιπροσωπεύει την σχετική κίνηση μεταξύ του σώματος και του ρευστού στο οποίο κινείται. Αν το πούμε διαφορετικά, στην παραπάνω πχ εικόνα, γωνία προσβολής είναι η γωνια μεταξύ της χορδής της αεροτομής και της προσπίπτουσας ροής του ρευστού.

 

Η εξίσωση του Bernulli είναι η ακόλουθη:

 

 

Είναι απλό: Η γωνία προσβολής, επηρεάζει την ταχύτητα. Μπορεί, αναλόγως του σώματος, στο u να πρέπει να βάλεις πχ ucosα όπου αυτό το α θα είναι η γωνία προσβολής.

 

Επίσης, η γωνία προσβολής σου επηρεάζει και την άντωση που υφίσταται πχ μια πτέρυγα. Η σειρά με την οποία γίνεται αυτό είναι η εξής: αλλαγή της γωνίας προσβολής --> αλλαγή της ταχύτητας --> αλλαγή της πίεσης --> αλλαγή της άντωσης.

 

Ελπίζω να σε βοήθησα λίγο...

 

 

 

 

Με άλλα λόγια όσο μεγαλύτερη καμπυλότητα έχει μία αεροτομή τόσο μεγαλύτερη άνωση παρουσιάζει σε μικρές ταχύτητες. Οι αεροτομές με μεγάλη καμπυλότητα όμως είναι αργές και έτσι για να έχεις και το σκύλο ολόκληρο και τη πίτα χορτάτη (... ή κάπως έτσι τέλος πάντων..), οι πτέρυγες για να είναι αποδοτικές έχουν συνήθως μέση καμπυλότητα αλλά διαθέτουν κάποιες διατάξεις για να δημιουργούν μεγαλύτερη άνωση όπου απαιτείται περισσότερο (προσγειώσεις - απογειώσεις). Τέτοιες διατάξεις είναι τα πτερύγια καμπυλότητας (flaps) στο πίσω μέρος της πτέρυγας (χείλος εκβολής - αν θυμάμαι καλά), όπως επίσης και τα slots (σφηνοειδής σχισμές) στο εμπρός μέρος της πτέρυγας (χείλος προσβολής) και κάποιες άλλες περισσότερο πολύπλοκες.

 

Η γωνία προσβολής (ή γωνία σφήνωσης), επηρεάζει το νόμο του Μπερνούλη και περισσότερο στα διπλάνα.

Επίσης, οι άλλες γωνίες που επηρεάζουν επαναφορά / σταθερότητα της πτήσης είναι η Δίεδρος και η γωνία (μοίρες ουσιαστικά) συστροφής της πτέρυγας (κύριας)

[mkalliou]

Επίσης όσο μεγαλύτερη είναι η γωνία προσβολής, τόσο αυξάνεται η άντωση, αυξάνεται όμως και η οπισθέλκουσα. Υπάρχει μια κρίσιμη γωνία όμως, πέρα από την οποία η ροή γίνεται τυρβώδης, το οριακό στρώμα αποκολλάται μετατοπίζοντας το σημείο εφαρμογής της πίεσης προς το χείλος προσβολής. Όσο η γωνία προσβολής αυξάνεται, τόσο μικρότερη επιφάνεια επί της άνω παρειάς της πτέρυγας καταλαμβάνει η στρωτή ροή, με αποτέλεσμα το κέντρο πίεσης να μεταφέρεται μπροστά. Παράλληλα η οπισθελκουσα αυξάνεται. Στα αεροσκάφη, με αύξηση της γωνίας προσβολής επέρχεται απώλεια στήριξης λόγω μετατόπισης του κέντρου πίεσης προς το χείλος προσβολής των πτερύγων και λόγω αύξησης της οπισθέλκουσας.

[Periklis]

Επίσης όσο μεγαλύτερη είναι η γωνία προσβολής, τόσο αυξάνεται η άντωση, αυξάνεται όμως και η οπισθέλκουσα. Υπάρχει μια κρίσιμη γωνία όμως, πέρα από την οποία η ροή γίνεται τυρβώδης, το οριακό στρώμα αποκολλάται μετατοπίζοντας το σημείο εφαρμογής της πίεσης προς το χείλος προσβολής. Όσο η γωνία προσβολής αυξάνεται, τόσο μικρότερη επιφάνεια επί της άνω παρειάς της πτέρυγας καταλαμβάνει η στρωτή ροή, με αποτέλεσμα το κέντρο πίεσης να μεταφέρεται μπροστά. Παράλληλα η οπισθελκουσα αυξάνεται. Στα αεροσκάφη, με αύξηση της γωνίας προσβολής επέρχεται απώλεια στήριξης λόγω μετατόπισης του κέντρου πίεσης προς το χείλος προσβολής των πτερύγων και λόγω αύξησης της οπισθέλκουσας.

 

 

Για την αποκόλληση του οριακού στρώματος υπάρχουν και κάποια μικρά κολπάκια. Η ράχη της πτέρυγας (το πάνω μέρος) θα πρέπει να λείο και ελάχιστα εξογκώματα που δημιουργούν παρασιτική οπισθέλκουσα και διευκολύνουν την αποκόλληση του οριακού στρώματος. Δεύτερον υπάρχει μία τεχνική όπου η ράχη της πτέρυγας έχει σε διάταξη εμπρός - πίσω μικρές τρύπες οι οποίες με τη χρήση αντλίας απορροφούν αέρα και ενισχύουν το οριακό στρώμα σε ελιγμούς και ακροβατικά. Βέβαια αυτά είναι πολύπλοκα συστήματα και δεν συναντώνται σε μικρά αεροσκάφη.

 

Για το λόγο αυτό η κάθε αεροτομή έχει συγκεκριμένο εύρος γωνίας προσβολής σύμφωνα με το "χαρακτήρα" της.

 

Να είστε καλά και οι δύο που με κάνατε και ξαναθυμήθηκα παλαιότερες αγαπημένες ασχολίες. Βέβαια το αεροδρόμιο που χρησιμοποιούσαμε κάποτε έγινε λακκούβα με νερό για βαρκούλες και απ' ότι μαθαίνω απόκτησε και πολλλλλλλλαααά βατράχια

[mred-akias]

@mkalliou οπότε stall-άρει που λέμε...

 

 

 

Τέτοιες διατάξεις είναι τα πτερύγια καμπυλότητας (flaps) στο πίσω μέρος της πτέρυγας (χείλος εκβολής - αν θυμάμαι καλά), όπως επίσης και τα slots (σφηνοειδής σχισμές) στο εμπρός μέρος της πτέρυγας (χείλος προσβολής) και κάποιες άλλες περισσότερο πολύπλοκες.

 

Τα flaps ιδίως δεν εκμεταλεύονται εκτός της μεταβολής της γωνίας και την "αύξηση διαδρομής" που πρέπει να διανύσει το ρευστό (αέρας) στον ίδιο περίπου χρόνο (με βάση τον κλασικό ορισμό της ταχύτητας u=x/t)?

Δηλαδή σε περίπου ίδιο χρόνο το ρευστό από την κάτω πλεύρά θα πρέπει να καλύψει "μεγαλύτερη επιφάνεια" για να το πω χονδρικά με αποτέλεσμα στον ίδιο χρόνο με το άνω στρώμα του ρευστου (με διαχωριστική επιφάνεια το φτερό) να έχει καλύψει την απόσταση άρα να δημιουργείται η διαφορά της ταχύτητας έτσι με αποτέλεσμα την διαφορά πίεσης και καθώς το φτερό προσπαθεί να εξισοροπήσει (έχει την τάση να κινηθεί προς τα πάνω, προς την μικρότερη πίεση) να δημιουργεί την έχτρα άνωση.

 

Συνεπώς αν η καμπυλότητα του φτερού είναι μεγάλη προς την κάτω μόνο πλευρά δεν αποφεύγεται αυτό το πρόβλημα σε κάποιο βαθμό?

 

 

 

τέλος, λογικά με την ίδια λογική, απλά ανεστραμένη, εξηγήται το ότι τα αυτοκίνητα τύπου φόρμουλα ένα έχουν καλύτερη πρόσφυση όσο πιο γρήγορα τρέχουν. Επίσης με την ίδια λογική έχουν και "πάτωμα" το οποίο λειτουργεί σαν το φτερό με όλο τον όγκο του αυτοκινήτου ως ένα άλλο flap να παράγει κάθετη δύναμη κατανεμημένη στο πλαίσιό του σωστά?

[Periklis]

Σωστός!

 

Και για να το συνδέσουμε και με τους Αρχιτέκτονες το σχήμα της αεροτομής έχει χρησιμοποιηθεί και σε ειδικά κτήρια (μεταλλικές κατασκευές) είτε κάθετα είτε οριζόντια και χρησιμοποιεί τους δυνατούς ανέμους προς όφελος της σταθερότητας

[mkalliou]

Τα flaps έχουν δύο ταυτόχρονες λειτουργίες:

1. αυξάνουν την επιφάνεια της πτέρυγας, άρα μεγαλύτερη άντωση

2. αυξάνεται η καμπυλότητα της πτέρυγας προς τα κάτω, εντείνεται ας πούμε, με αποτέλεσμα την αύξηση της άντωσης λόγω μεγαλύτερης ταχύτητας (διαδρομής που έχει να καλύψει στη μονάδα του χρόνου) του στρώματος πάνω από την πτέρυγα σε σχέση με αυτού από κάτω. Στην περίπτωση αυτή και το πάνω στρώμα και το κάτω έχουν μεγαλύτερη διαδρομή να καλύψουν, το πάνω έχει όμως πάλι μεγαλύτερη. Η διαφορά στην ταχύτητα των δύο στρωμάτων (άνω-κάτω) δημιουργεί την άντωση.

 

Αν τώρα αυξήσεις την καμπυλότητα της κάτω επιφάνειας χάνεις σε άντωση. Γι αυτό και οι πτέρυγες των αεροσκαφών έχουν αεροτομή με την πάνω πλευρά μεγαλύτερο μήκος.

 

Συμπληρωματικά με αυτά που έγραψε τελευταία ο Περικλής, η ίδια λογική χρησιμοποιείται και στην κίνηση των ιστιοπλοϊκών!

[holy MaN]

Μήπως υπάρχει κάποια ιστοσελίδα ή κάποιος σύνδεσμος που να δείχνει τη γραφική παράσταση του συντελεστή άντωσης ως πρός τη γωνία προσβολής για πραγματική αεροτομή αεροσκάφους??

[mkalliou]

Για συγκεκριμένη αεροτομή θέλεις ή ένα γενικό διάγραμμα;