| |
Felhajtóerő kialakulása a statikus és a dinamikus repülésnél
Statikus repülés: Egy test
körül áramló másik közeg nyomásának vektoriális összege nagyobb, mint a
test súlya, akkor a test igyekszik a közeg fölé kerülni (Archimédesz
törvénye). Pl. a hőlégballon levegőjét felmelegítve az kitágul, könnyebb
lesz, így ha a „kiszorított” levegő súlya több mint a hőlégballon teljes
súlya, akkor a hőlégballon felfelé száll. Ugyanez igaz a lufira is, csak
ott a gáz fajtájával ügyeskednek, nem a hőmérsékletével).
Dinamikus repülés (repülőgépek,
helikopterek): A
Bernouli törvényen alapul.
Ha megnézzük az oldalsó ábrát,
láthatjuk, hogy a szárny felső felülete nagyobb (ahol a kék felülettel
érintkezik), mint az alsó. Ha ez a szárny repül, akkor az áramlás
kénytelen „megkerülni”. Mivel a szárny felületei eltérő méretűek (és a
levegőrétegek nem tudnak „elcsúszni” egymásról) a felső levegő
sebességének nagyobbnak kell lennie, mint az alsónak. A Bernouli
törvényben leírtuk, hogy a sebesség növekedésével a nyomás csökken,
tehát a szárny felső felületén szívás keletkezik, a szárny alsó
felületén nyomás. A közhiedelemmel ellentétben a szárny felső részén
keletkező erő a nagyobb, tehát a repülőgép inkább egy „vákuumon lóg”,
nem pedig egy „levegőrétegen felfekszik” repülés közben. Egy szárny
akkor jó, ha ésszerű sebességi határok között képes akkora felhajtóerőt
fejleszteni, ami elbírja az egész gépet.
A felhajtóerő: képlete a következő:
Ebben a Fy maga a felhajtóerő. Amint látható, ez függ:
- a levegő sűrűségétől (ρ – ró)
- a levegő sebességének négyzetétől (v2)
- a Cy értéktől, ami egy katalógusadat, a
szárnyprofilra vonatkozik. (Az ívelővel és az orrsegéd szárnnyal ezt a Cy-t
módisítom).
- valamint a szárny felületétől (A). Lehet számolgatni, hogy mi
lesz, ha a sebességet csökkentem, vagy ha magasabbra megyek…
Állásszög:
A szárnyon a felhajtóerőt többféle módon szabályozhatjuk (nem csak
a sebességgel). Ennek egyik módja az állásszög változtatása.
Nagyon fontos: Nem a vízszintestől való eltérést, hanem az áramlástól
való eltérést kell figyelni. Tehát ha ezerrel megy fölfelé egy
repülőgép, annak nem lesz nagy állásszöge, mert –bár meredeken
emelkedik- a szárnya körül a levegő a törzzsel - megközelítően -
párhuzamosan halad.
Most nézzük a fenti ábrát. Ha egy teljesen sík lapot (nem szárnyat)
pontosan áramlással párhuzamosan helyezünk el, akkor nincs rajta
felhajtóerő, viszont kicsi a légellenállása is. Elkezdjük a lapot
elfordítani, akkor a levegő „alákap”, és felhajtóerő keletkezik rajta.
Ez a felhajtóerő egy ideig növekszik (miközben fordítjuk a lapot), elér
egy maximumot, majd hirtelen, a kritikus állásszög elérése után csökken
(átesik a lap), majd a függőleges helyzetet elérve a felhajtóerő
megszűnik (viszont a kiindulási helyzettől eltérően a légellenállás
nagyon nagy, mivel az végig, a folyamat alatt emelkedett).
Amit ide besraffozott téglalapként felrajzoltunk, azt a szárnyba is
belerajzolhatnánk a belépő és a kilépő él közé, és ezzel vizsgálhatjuk a
szárny állásszögét és felhajtóerejét. Ha lenyitom az ívelőlapot, akkor
tulajdonképpen a szárny állásszögét növelem, mert a kilépő él lejjebb
kerül, és a belépő és kilépő él közé húzott képzeletbeli egyenesnek az
áramlással bezárt szöge növekedik. Tehát növekedik a felhajtóerő (vagyis
csökken az a minimális sebesség, aminél a szárny még elbírja a gépet,
így könnyebb leszállni). |
|
