5.3 Aerodynamiikan termejä
Tässä osiossa on esitetty aerodynamiikkaan liittyviä termejä sekä niiden määritelmiä
- Siipiprofiili ja siihen liittyvät nimitykset
- Lentonopeus, IAS, TAS ja GS
- V-kulma
- Nuolikulma
- Trapetsisuus
- Pyörregeneraattori
Siipiprofiili ja siihen liittyvät nimitykset
Siipiprofiililla tarkoitetaan siiven poikkileikkauksen muotoa. Siipiprofiilin geometristen suureiden nimitykset ilmenevät seuraavasta kuvasta.
Profiilin päämitat ilmaistaan yleensä prosentteina jänteestä. Jänne = siiven leveys. Jänteen suunta osoittaa etureunasta keskelle jättöreunaa. Profiilin muotoa kuvaavia mittoja ovat: Etureunan pyöristyssäde, maksimi paksuus ja sen etäisyys etureunasta, maksimi kaarevuus ja sen paikan etäisyys etureunasta sekä jättöreunan paksuus. Profiilin muoto vaikuttaa sen ominaisuuksiin:
|
Mitä kaarevampi profiili, sitä suurempi "nokka alas taipumus" eli momentti joka painaa koneen nokkaa alaspäin. Kaarevuus lisää profiilin maksiminostovoimaa. Maksimipaksuuden paikalla on merkitystä profiilin laminaarisuuden kannalta. Laminaariprofiililla on olemassa pienen vastuksen alue tietyllä nostovoimakertoimen alueella. Profiilin asento ja siihen vaikuttavat voimat virtauksessa nähdään seuraavasta kuvasta.
Kohtauskulma α on jänteen ja vapaan virtauksen välinen kulma. Nostovoima on kohtisuoraan vapaata virtausta vastaan ja vastus sen suuntainen. Momentti on positiivinen, kun se pyrkii kasvattamaan kohtauskulmaa eli nostamaan nokkaa. Profiilin asento määräytyy VAPAAN eli häiriintymättömän VIRTAUKSEN ja profiilin jänteen välisestä kulmasta. Tätä kulmaa nimitetään kohtauskulmaksi a. Nostovoiman L suunnaksi valitaan kohtisuora vapaata virtausta vastaan ja vastuksen D suunnaksi virtauksen suunta. Nostovoima- ja vastusvektorit piirretään aerodynaamiseen keskiöön AC:hen, jonka sijainti on noin 25 % jänteestä siiven etureunasta mitattuna. AERODYNAAMINEN KESKIÖ määritellään siten, että se on piste, jossa profiilin momentti ei muutu kohtauskulman muuttuessa. Tämä momentti M vaikuttaa aerodynaamiseen keskiöön ja on positiivinen silloin, kun se lisää kohtauskulmaa eli nostaa koneen nokkaa. Ylöspäin kaarevan profiilin momentti on negatiivinen eli se pyrkii painamaan nokkaa alas.
Lentonopeus, IAS, TAS ja GSLentokoneen nopeuden ilmaisu vaatii referenssin, jonka suhteen nopeus ilmoitetaan. Lentokoneen nopeusmittari, joka on kytketty pitot-putkeen näyttää pitot-painetta vastaavaa nopeutta, joka vastaa lentokoneen aerodynaamisia ominaisuuksia kineettisen paineen avulla eli q = ½ r V2. Tämä paine-ero mitataan pitotputken päästä, jossa vallitsee pitot-paine ja pitot-putken sivusta, jossa vallitsee vapaan ilman paine eli staattinen paine. Lentotehtävän kannalta tärkeä nopeus on todellinen maanopeus, joka puolestaan on ilmanopeuden ja tuulen nopeuden vektorisumma.
NopeuslyhenteitäLentonopeus voidaan ilmaista eri tavoin riippuen miten se on mitattu tai mihin tarkoitukseen sitä käytetään. Seuraavassa taulukossa on esimerkki erään koneen ohjekirjasta.
|
Siiven V-kulma
V-kulma ilmaisee siiven ja vaakatason välisen kulman. V-kulma parantaa koneen kallistusvakavuutta. Teholliseen V-kulmaan lasketaan mukaan rungon vaikutus. Ylätasolla on positiivista V-kulmaa vaikka siivet olisivat vaakatasossa. Jos siiven kärjet ovat alempana kuin tyvi, niin V-kulma on negatiivinen tai sitä kutsutaan anhedraaliksi.
|
Siiven nuolikulma
Nuolikulma Λ ilmaisee, kuinka paljon siiven kärkiä on suunnattu taaksepäin. Nuolikulma määritellään jänteen 25 % linjasta kuvan osoittamalla tavalla. Nuolikulmaa käytetään parantamaan koneen suuntavakavuutta. Yliäänikoneessa käytetään suurta nuolikulmaa, jotta saadaan siipi "äänivallin" taakse.
|
Trapetsisuus
Trapetsisuus λ on siiven kärjen leveyden suhde tyven leveyteen. Se osoittaa siis, miten voimakkaasti kapenevasta siivestä on kysymys. Kaventamalla siiven kärkeä pienennetään indusoitua vastusta, mutta liiallinen kaventaminen lisää taipumusta kärkisakkaukseen.
|
Pyörregeneraattori
Pyörregeneraattorit ovat pieniä n 5 - 10 cm pitkiä, pari kolme senttiä korkeita lipareita, jotka on asennettu esimerkiksi siiven yläpinnalle vähän ennen kohtaa, jossa virtaus irtoaisi ja sakkaus alkaisi. Sen tehtävänä on tuoda rajakerroksen yläpuolelta nopeampaa virtausta pintaan ja näin siirtää sakkauksen alkamista suuremmalle kohtauskulmalle ja parantaa nostovoimakertoimen maksimia. Pyörregeneraattorit asennetaan pareittain noin 15º kulmaan virtauksen suhteen muutaman sentin päähän toisistaan joko V- tai A-muotoon.
|