Blog of Science





Original article: http://www.eng.fsu.edu/~dommelen/research/airfoil/airfoil.html

Stalling Skrzydło przekrojów

Praca wykonywana z Szu-Chuan Wang. Praca ta była możliwa dzięki wsparciu Urzędu Lotnictwa Badań Naukowych.


Skrzydło stall

Stall jest niepożądane zjawisko, w którym skrzydła samolotów doświadczenie zwiększone opory powietrza i zmniejszenie windy. Może to spowodować awarię samolotu.

Stall występuje wtedy, gdy samolot znajduje się pod zbyt dużym kątem natarcia (kąt natarcia jest to kąt między płaszczyzną i kierunku lotu). Może się zdarzyć podczas startu lub lądowania, gdy prędkość lotu jest stosunkowo niski: przy niskiej prędkości siły aerodynamiczne są odpowiednio mniejsze, a jedynym sposobem, aby uzyskać wystarczająco windą na udźwignąć ciężar samolotu jest lecieć samolotem na większy kąt natarcia. Jeśli nieuważny pilota pozwala prędkość zbyt niska, samolot przekroczy krytyczny kąt natarcia i stoisko występuje.

Ze względu na straganie skrzydło wytwarza mniej windę i więcej oporu;wzrosła przeciągnij powoduje prędkość spadały tak, że skrzydło wytwarza jeszcze mniej windy. W efekcie, płaszczyzna wypada z powietrzem. Ziemia czeka poniżej.

Dlaczego wystąpi stall

Dlaczego skrzydła stall? Wynika to z procesów w warstwie granicznej, przy czym warstwa opóźnionym powietrza w pobliżu powierzchni skrzydła. Aby skrzydło mają być skuteczne, muszą całkowicie przepływ powietrza wokół wiodącego (z przodu) krawędzi skrzydła. Przy zbyt dużym kątem natarcia, powietrze w warstwie granicznej w pobliżu krawędzi natarcia nie uda się, że i to oddziela się od powierzchni skrzydła.

Poniżej symulacja numeryczna, w którym skrzydło jest przeciągnięcia widziany w przekroju poprzecznym.Przednia krawędź jest w lewo, krawędź tylna ma rację. W symulacji warstwa graniczna jest reprezentowany jako wirowych miniaturowy (tornada), które są wyświetlane jako czarne lub białe kropki, w zależności od kierunku obrotu.Smoły skrzydła do kąta natarcia 30 stopni, co powoduje, stall:

t = 1 (zaczyna kiwania)
Na pierwszym zdjęciu skrzydło porusza się pod małym kątem natarcia (tutaj traktowanych jako zero). Należy pamiętać, że wiry brzegowe warstwy pozostają blisko skrzydła dopóki nie są myte w dół. Przy zerowym kącie natarcia, nie ma windy, a tam jest trochę przeciągnąć.
t = 2
t = 3
t = 3
Skrzydło rozpoczął kiwania się, ale wiry brzegowe warstwy zatrzymać się w skrzydła.Skrzydło jest teraz produkuje znaczną siłę podnoszenia i jeszcze trochę przeciągnąć.
t = 3.5
t = 4.25
t = 5 (końce kiwania)
Kąt natarcia jest zbyt duża. Wirów brzegowych warstwy oddzieli się od górnej powierzchni skrzydła, a wejściowy przepływ nie ma już zginania całkowicie wokół prowadzącej krawędzi.Skrzydło jest zablokowany, co powoduje znaczny opór. Jednak wiele z wyciągu pozostaje od Oddzielona wiry są wciąż powyżej skrzydła.
t = 6
Kiedy oddzielone wiry są dmuchane obok krawędzi spływu, windy zaczyna zasnąć.
t = 7
Skrzydło jest teraz produkuje trochę windy, i wiele drag. Jednak łatwiej przepływ powietrza wokół krawędzi natarcia skrzydła, bez windy, a przepływ zaczyna nałożenia.
t = 7.5
t = 7.75
t = 8
Przepływ w dużej mierze ponownie podłączyć, a współczynnik siły nośnej (wydajność podnoszenia skrzydła) jest czasowo przywrócona. Niestety, będzie to utworzenie nowego cyklu separacji; dalej, zwiększona zmniejsza prędkość lotu przeciągnij zbyt dużo produkować dużo windy, nawet w dobrej współczynnika siły nośnej.
t = 8.5
t = 8.75
t = 9

Oto ewolucja współczynników widłowych, przeciągnij i momentów:

Jak odzyskać

Aby odzyskać od stajni, pilot musi zmniejszyć kąt natarcia powrotem do odpowiednio niskiej wartości. Mimo, że samolot jest już spada ku ziemi pod ostrym kątem, pilot musi popchnąć drążek do przodu wcisnąć nos jeszcze bardziej w dół. Dzięki temu zmniejsza się kąt natarcia, a tym samym oporu.
Samolot zaczyna podniesienie prędkości, schodząc nawet szybciej. Ale jak tylko samolot nabrał wystarczającej prędkości tak, że skrzydło ponownie może utrzymać ciężar samolotu, pilot ciągnie drążek, aby ponownie zwiększyć kąt natarcia (tym razem pobyt w dopuszczalnym zakresie) i przywraca Podnośnik skrzydła.

Oczywiście, aby odzyskać od miejsca wiąże się z pewnym utraty wysokości. Kramy są najbardziej niebezpieczne w niskich wysokościach. Moc silnika może zmniejszyć utratę masy ciała poprzez zwiększenie szybkości szybciej oraz pomagając aby ponownie przepływu ponad skrzydłem.

Jak trudno jest odzyskać od miejsca zależy od płaszczyzny. Niektóre samoloty, które są trudne do odzyskania, nie trzymać przesiewaczy: kij potrząsając alarmuje pilota, że stoisko jest nieuchronne. Charakterystyka stajni zależy również od sposobu samolot jest załadowany; Środek ciężkości płaszczyzny znajduje się wystarczająco daleko foward.

Rotacje

Gorsza wersja stajni jest wirowanie, w którym samolot spiralnie. Stoisko może przekształcić się w obrocie przez wywieranie bok momencie w niewłaściwym czasie.

Mechanika spin są złożone. W zależności od samolotu, (a po drodze jest załadowany!) Może być trudniejsze lub niemożliwe do odzyskania z korkociągu. Odzyskiwanie wymaga dobrej sprawności z powierzchni ogona płaszczyzny; zazwyczaj odzysk obejmuje zastosowanie steru, aby zatrzymać ruch wirowy, oprócz windy złamać przeciągnięciem. Jednak skrzydła może zablokować przepływ powietrza do ogona. Jeśli środek ciężkości samolotu jest zbyt daleko do tyłu, ma tendencję do odzyskiwania trudniejsze. Pilot może się zdezorientowany przez oszałamiające efekty wirowania, a zastosowanie niewłaściwych korekt.

Nawet jeśli samolot jest dobrze zaprojektowany, ładowane w dopuszczalnym zakresie i odzysk jest wykonywany bez zarzutu, utrata wysokości w obrocie mogą być bardzo duże. Od przeciągnięcia lub spirali najprawdopodobniej podczas startu i lądowania, nie może po prostu nie być tak dużo wysokość dostępne. Zgodnie z przepisami FAA dla prywatnych pilotów, szkolenie buda jest wymagane, ale nie jest odzyskiwanie wirowania. Szkolenie Stall pozwala pilotowi rozpoznać zbliżającego się stoisko, i podjąć działania naprawcze przed prawdziwym boksie a może wystąpić wirowania.


Shih, C., Lourenco, L., Van Dommelen, L. \& Krothapalli, A. (1992) Unsteady flow past an airfoil pitching at a constant rate. AIAA Journal 30 1153-1161.