Winda wirowa - Vortex lift
Winda wirowa to ta część siły nośnej spowodowana działaniem wirów krawędzi natarcia. Jest ona generowana przez skrzydła z mocno odchylonymi, ostrymi krawędziami natarcia (powyżej 50 stopni odchylenia) lub mocno odchylonymi przedłużeniami korzenia skrzydła dodanymi do skrzydła o umiarkowanym odchyleniu. Czasami nazywa się to podnoszeniem nieliniowym ze względu na jego szybki wzrost wraz z kątem natarcia. i kontrolowany podnośnik separacyjny, aby odróżnić go od konwencjonalnego podnośnika, który występuje przy dołączonym przepływie.
Jak to działa
Winda wirowa działa poprzez wychwytywanie wirów generowanych przez ostro pochyloną krawędź natarcia skrzydła. Wir, uformowany mniej więcej równolegle do krawędzi natarcia skrzydła, jest uwięziony przez strumień powietrza i pozostaje przymocowany do górnej powierzchni skrzydła. Gdy powietrze przepływa wokół krawędzi natarcia, przepływa przez uwięziony wir i jest wciągane i opuszczane, aby wygenerować siłę nośną.
Skrzydło proste lub umiarkowane, w zależności od jego profilu, może doświadczyć przeciągnięcia krawędzi natarcia i utraty nośności w wyniku separacji przepływu na krawędzi natarcia i kilwateru bez podnoszenia nad górną częścią skrzydła. Jednak w przypadku bardzo skośnego skrzydła nadal występuje separacja krawędzi natarcia, ale zamiast tego tworzy arkusz wirowy, który zwija się nad skrzydłem, wytwarzając przepływ przęsełkowy poniżej. Strumień nie porwany przez wir przechodzi nad szczytem wiru i ponownie łączy się z powierzchnią skrzydła. Wir generuje pole wysokiego podciśnienia w górnej części skrzydła. Winda wirowa zwiększa się wraz z kątem natarcia (AOA), jak widać na wykresach windy ~ AOA, które pokazują wir lub przepływ nieprzyłączony, dodając do normalnego podłączonego windy jako dodatkowy nieliniowy składnik ogólnego wzniosu. Winda wirowa ma ograniczający AoA, przy którym wir pęka lub załamuje się.
Aplikacje
Cztery podstawowe konfiguracje, w których zastosowano windę wirową, to w porządku chronologicznym skrzydło delta 60 stopni; ostrołukowe skrzydło delta z ostro wygiętą krawędzią natarcia u nasady; skrzydło umiarkowanie skośne z przedłużeniem krawędzi natarcia, znane jako skrzydło hybrydowe; oraz ostrokrawędziowe przednie ciało lub pas wirowy. Skrzydła generujące siłę wirową zostały wykorzystane w samolotach badawczych o skrzydłach delta, takich jak Convair XF-92A i Fairey Delta 2 . Wczesne myśliwce o skrzydłach delta, takie jak Convair F-102, F-106 i współczesne myśliwce z serii Century, takie jak delty Dassaulta, miały wygięte krawędzie natarcia, które były tępe i nie generowały znaczących wirów. Concorde naddźwiękowy samolot miał ostrych krawędzi natarcia. Skrzydła z unoszeniem wirowym nad częścią wewnętrzną to skrzydła o umiarkowanym skosie z łatwym do zidentyfikowania LERX, stosowane w samolotach bojowych o dużej zwrotności, takich jak Northrop F-5 i McDonnell Douglas F/A-18 Hornet . Ostre pasy czołowe Vortex lift są używane w General Dynamics F-16 Fighting Falcon .
Szybowiec testowy Lippisch DM-1 , delta 64 stopni, który zademonstrował unoszenie wirów w tunelu aerodynamicznym po modyfikacji z ostrą krawędzią natarcia w Centrum Badawczym NASA Langley w 1946 r.
F-106 , delta 60 stopni: wczesny przykład z separacją przepływu krawędzi wiodącej
Concorde ukazujący swoje ostrołukowe skrzydło w kształcie delty z dużym kątem skosu u nasady skrzydła: wysoko rozwinięty kształt z kontrolowanym rozdziałem przepływu
Northrop F-5 skrzydło z umiarkowanym wygięciem: wczesne zastosowanie windy wirowej za pomocą LERX
General Dynamics F-16 Fighting Falcon wiry z ostrokrawędziowego szerokiego dziobu stabilizują przepływ przez cały samolot, w tym skrzydło zaburtowe
Korzyści i wady
Winda Vortex zapewnia wysoką siłę nośną ze wzrostem AoA przy prędkościach lądowania i locie manewrowym. Wysoki AoA potrzebny do spełnienia wymogów lądowania w przeszłości ograniczał widoczność pilota i prowadził do komplikacji projektowych, aby pomieścić opadający nos, jak w przypadku Fairey Delta 2 i Concorde . W przypadku skrzydeł o umiarkowanym skosie dodanie LERX zmniejsza opór fali i poprawia skręcanie oraz umożliwia znacznie szerszy zakres postaw podczas lotu. Korzystanie z windy wirowej jest ograniczone przez załamanie lub pęknięcie wirów i nieodłączną niestabilność odchylenia. Występuje znaczny opór ze względu na zwiększoną wydajność podnoszenia i utratę ssania krawędzi natarcia, co jest częścią normalnego przepływu przyłączonego wokół krawędzi natarcia.
Wśród zwierząt
Zwierzęta, takie jak kolibry i nietoperze, które jedzą pyłek i nektar, są w stanie unosić się w powietrzu. Wytwarzają windę wirową za pomocą ostrych krawędzi natarcia swoich skrzydeł i zmieniają ich kształty i krzywizny, aby zapewnić stabilność windy.
Zobacz też
Bibliografia
 |
Ten artykuł o lotnictwie jest skrótem . Możesz pomóc Wikipedii, rozwijając ją . |