Airfoil

løft og dra kurver for en typisk airfoil

en fast-wing fly vinger, horisontale og vertikale stabilisatorer er bygget med airfoil-formet tverrsnitt, som er helikopter rotorblader. Airfoils finnes også i propeller, vifter, kompressorer og turbiner. Seil er også airfoils, og undervannsflatene på seilbåter, som midtbordet og kjølen, er like i tverrsnitt og opererer på samme prinsipper som airfoils. Svømming og flygende skapninger og selv mange planter og fastsittende organismer ansette airfoils / hydrofoils: vanlige eksempler er fuglevinger, likene av fisk, og formen på sand dollar. En airfoil-formet vinge kan skape downforce på en bil eller andre motorkjøretøy, bedre trekkraft.når vinden hindres av et objekt som en flat plate, en bygning eller dekk på en bro, vil objektet oppleve dra og også en aerodynamisk kraft vinkelrett på vinden. Dette betyr ikke at objektet kvalifiserer som en airfoil. Airfoils er svært effektive løfteformer, i stand til å generere mer løft enn like store flate plater av samme område, og i stand til å generere løft med betydelig mindre luftmotstand. Airfoils har potensial for bruk i utformingen av fly, propeller, rotorblader, vindturbiner og andre anvendelser av luftfartsteknikk.

en løft og dra kurve oppnådd i vindtunnel testing er vist til høyre. Kurven representerer en airfoil med en positiv camber, slik at noe løft produseres ved null angrepsvinkel. Med økt angrepsvinkel øker løftet i et grovt lineært forhold, kalt skråningen av løftekurven. På ca 18 grader denne airfoil boder, og løft faller av raskt utover det. Dråpen i heisen kan forklares ved virkningen av det øvre overflategrenslaget, som skiller og sterkt tykker over den øvre overflaten ved og forbi stallvinkelen. Det fortykkede grenselagets forskyvningstykkelse endrer airfoils effektive form, spesielt reduserer den sin effektive camber, som endrer det totale strømningsfeltet for å redusere sirkulasjonen og heisen. Det tykkere grenselaget forårsaker også en stor økning i trykkdragning, slik at den samlede dra øker kraftig nær og forbi stallpunktet.

Airfoil design er en stor fasett av aerodynamikk. Ulike airfoils tjener forskjellige fly regimer. Asymmetriske airfoils kan generere løft ved null angrepsvinkel, mens en symmetrisk airfoil kan bedre passe hyppig invertert fly som i et aerobatisk fly. I ailerons-regionen og i nærheten av en vingespiss kan en symmetrisk luftspalte brukes til å øke rekkevidden av angrepsvinkler for å unngå spin–stall. Dermed kan et stort utvalg av vinkler brukes uten grenselag separasjon. Subsonic airfoils har en rund forkant, som er naturlig ufølsom for angrepsvinkelen. Tverrsnittet er imidlertid ikke strengt sirkulært: krumningsradiusen økes før vingen oppnår maksimal tykkelse for å minimere sjansen for grenselagsseparasjon. Dette forlenger vingen og beveger punktet med maksimal tykkelse tilbake fra forkanten.

Supersoniske airfoils er mye mer vinkelformet og kan ha en veldig skarp forkant, som er svært følsom for angrepsvinkel. En superkritisk airfoil har sin maksimale tykkelse nær forkanten for å ha mye lengde for å sakte sjokkere den supersoniske strømmen tilbake til subsoniske hastigheter. Vanligvis slike transonic airfoils og også supersonic airfoils har en lav camber å redusere dra divergens. Moderne fly vinger kan ha forskjellige airfoil seksjoner langs vingen span, hver og en optimalisert for forholdene i hver del av vingen.

Bevegelige høy-lift enheter, flaps og noen ganger lameller, er montert på airfoils på nesten alle fly. En bakkant klaff fungerer på samme måte som en balanseror; derimot, det, i motsetning til en balanseror, kan trekkes delvis inn i vingen hvis den ikke brukes.

en laminær flowfløy har en maksimal tykkelse i den midtre camber-linjen. Analyse Av Navier-Stokes-ligningene i det lineære regimet viser at en negativ trykkgradient langs strømmen har samme effekt som å redusere hastigheten. Så med maksimal camber i midten er det mulig å opprettholde en laminær strøm over en større prosentandel av vingen ved høyere marsjfart. Imidlertid vil noen overflateforurensning forstyrre den laminære strømmen, noe som gjør den turbulent. For eksempel, med regn på vingen, vil strømmen være turbulent. Under visse forhold vil insektsrester på vingen føre til tap av små områder av laminær strømning også. FØR NASAS forskning på 1970-og 1980-tallet forstod flydesignsamfunnet fra applikasjonsforsøk i WW II-epoken at laminære flytfløyedesigner ikke var praktiske ved bruk av vanlige produksjonstoleranser og overflatefeil. Den troen endret seg etter at nye produksjonsmetoder ble utviklet med komposittmaterialer(f. eks. laminærflyt utviklet av F. X. Wortmann for bruk med vinger laget av fiberforsterket plast). Maskinert metall metoder ble også innført. NASAS forskning på 1980-tallet avslørte praktisk og nytte av laminær flytfløydesign og åpnet vei for laminærflyt applikasjoner på moderne praktiske flyflater, fra subsoniske generelle luftfartøy til transoniske store transportfly, til supersoniske design.

Ordninger har blitt utviklet for å definere airfoils – et eksempel ER NACA-systemet. Ulike airfoil generation systemer brukes også. Et eksempel på en generell airfoil som finner bred søknad, og pre–datoer NACA-systemet, Er Clark-Y. I dag kan airfoils utformes for bestemte funksjoner ved bruk av dataprogrammer.

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert.