Uçak kanat kaldırma sunumu. Bir uçak kanadı, kaldırma oluşturmak için tasarlanmıştır. Gözlemler ve deneyler

Skalistovskaya ortaokulu I-III aşaması

10. sınıf seçmeli fizik dersi Konuyla ilgili araştırma projesi

"Kanadın aerodinamik özelliklerinin şekline bağımlılığının incelenmesi".

Bahçesaray.

Süpervizör:

fizik öğretmeni Dzhemilev Remzi Nedimovich

Tamamlanan iş: Erofeev Sergey

10. sınıf öğrencisi

(Skalistovskaya genel eğitim

okul I - III seviyeleri

Bahçesaray ilçe meclisi

Kırım Özerk Cumhuriyeti)

Konu güncellemesi.

Yeni uçağın tasarımındaki ana sorunlardan biri, optimal kanat şeklinin ve parametrelerinin (geometrik, aerodinamik, güç vb.) seçimidir. Uçak tasarımcıları, yüksek hızlarda meydana gelen çeşitli beklenmedik etkilerle uğraşmak zorunda kaldılar. Bu nedenle, modern uçakların kanatlarının bazen sıra dışı şekilleri. Kanatlar "bükülür" ve onlara bir ok görünümü verir; veya tam tersi, kanatlar geriye doğru süpürülür.

Çalışmamızın amacı fizik aerodinamiği bölümüdür - bu, hava ve diğer gazların hareket yasalarını ve bunların hareketli katı cisimlerle kuvvet etkileşimini inceleyen aeromekaniğin bölümüdür.

Çalışmanın konusu, belirli bir hızdaki kanat kaldırma kuvvetinin büyüklüğünü belirlemektir.

kanada göre hava akış hızı. Kanat şeklini etkileyen ana nedenlerden biri, havanın yüksek hızlarda tamamen farklı davranışıdır.

Aerodinamik deneysel bir bilimdir. Şimdiye kadar, katı bir cismin yaklaşmakta olan bir hava akışı ile etkileşim sürecini kesinlikle doğru bir şekilde tanımlamaya izin veren hiçbir formül yoktur. Ancak aynı şekle sahip (farklı lineer boyutlara sahip) cisimlerin hava akımı ile aynı şekilde etkileştiği fark edildi. Bu nedenle, derste aynı kesite sahip, ancak farklı şekillerde üç kanat tipinin aerodinamik parametreleri üzerinde araştırma yapacağız: hava etraflarında akarken dikdörtgen, süpürme ve ters süpürme.

Yapacağımız gözlemler ve deneyler, bir uçağın uçuşu sırasında gözlemlenen fiziksel olayların bazı yeni yönlerini daha iyi anlamamıza yardımcı olacaktır.

Konumuzun alaka düzeyi, havacılığın, havacılık teknolojisinin popülerleşmesinde yatmaktadır.

Araştırma geçmişi.

Etrafımızdaki havayı hissedebilir miyiz? Hareket etmezsek, pratikte hissetmeyiz. Örneğin, pencereleri açık bir arabaya bindiğimizde, yüze çarpan rüzgar, yaylı bir sıvı jetini andırır. Bu, havanın esnekliğe ve yoğunluğa sahip olduğu ve basınç oluşturabileceği anlamına gelir. Uzak atamız, atmosfer basıncının varlığını kanıtlayan deneyler hakkında hiçbir şey bilmiyordu, ancak kollarınızı çok güçlü bir şekilde sallarsanız, bir kuş gibi havadan itebileceğinizi sezgisel olarak anladı. Uçma hayali, insana hatırlayabildiği sürece eşlik etmiştir. Bu, ünlü Icarus efsanesi tarafından kanıtlanmıştır. Birçok mucit havalanmaya çalıştı. Farklı ülkelerde ve farklı zamanlarda hava unsurunu fethetmek için sayısız girişimde bulunuldu. Büyük İtalyan sanatçı Leonardo da Vinci, yalnızca insan kas gücüyle çalışan bir uçak için bir proje çizdi. Ancak doğa insanın kuş gibi uçmasına izin vermedi. Ancak onu, havadan daha ağır bir aparat icat etmeye yardımcı olan, yerden kaldırabilen ve sadece kendini değil, aynı zamanda yükleri olan bir kişiyi de kaldırabilen zeka ile ödüllendirdi.

Böyle bir makine yaratmayı nasıl başardı? Uçağı havada tutan nedir? Cevap açık - kanatlar. Kanatları ne tutar? Uçak ileri atılır, hızlanır, bir kaldırma kuvveti ortaya çıkar. Yeterli hızla, uçağımızı yerden kaldıracak ve uçuş sırasında uçağı tutacaktır.

İlk teorik çalışmalar ve önemli sonuçlar, 19.-20. yüzyılın başında Rus bilim adamları N. E. Zhukovsky ve S. A. Chaplygin tarafından gerçekleştirildi.

Nikolai Egorovich Zhukovsky (1847 -1921) - Rus bilim adamı, modern aerodinamiğin kurucusu. Yüzyılın başında bir rüzgar tüneli inşa etti, uçak kanadı teorisini geliştirdi. 1890'da Zhukovsky, havacılık alanındaki ilk çalışmasını, Uçuş Teorisine'ni yayınladı.

Sergei Alekseevich Chaplygin (1869 - 1942) Modern hidroaerodinamiğin kurucularından biri olan teorik mekanik alanında Sovyet bilim adamı. “On Gas Jets” adlı çalışmasında, modern yüksek hızlı havacılığın teorik temelini oluşturan yüksek hızlı uçuşlar teorisini verdi.

“Bir adamın kanatları yoktur ve vücudunun ağırlığına göre kaslarının ağırlığına göre, bir kuştan 72 kat daha zayıftır .... Ama kaslarının gücüne değil, aklının gücüne güvenerek uçacağını düşünüyorum.

OLUMSUZLUK. Zhukovski

Aerodinamiğin temelleri. Temel konseptler.

Rüzgar tüneli, cisimlerin etrafındaki hava akışının deneysel çalışması için bir hava akışı oluşturan bir kurulumdur.

Bir rüzgar tünelindeki deneyler, hareketin tersine çevrilebilirliği ilkesi temelinde gerçekleştirilir - bir cismin havadaki hareketi değiştirilebilir.

bir gazın sabit bir cisme göre hareketi.

Bir uçağın kanadı, bir uçağın en önemli parçasıdır, bir uçağı uçurmayı mümkün kılan kaldırma kaynağıdır. Farklı uçakların, gövdeye göre boyut, şekil ve konum bakımından farklılık gösteren farklı kanatları vardır.

Kanat açıklığı, düz bir çizgide kanat uçları arasındaki mesafedir.

Kanat bölgesi S- kanat konturları tarafından sınırlanan alandır. Süpürülmüş kanadın alanı, iki yamuğun alanı olarak hesaplanır.

S = 2 · · = bav · ɭ [m2] (1)

Toplam aerodinamik kuvvet, karşıdan gelenin uyguladığı R kuvvetidir.

hava akışı katı bir gövde üzerinde hareket eder. Bu kuvveti dikey Fy ve yatay Fx bileşenlerine genişleterek (Şekil 1), sırasıyla kanadın kaldırma kuvvetini ve sürükleme kuvvetini elde ederiz.

Deneyin açıklaması.

Gösterilerin netliğini ve devam eden deneylerin nicel analizini artırmak için, kanat kaldırmanın sayısal değerini belirlemek için bir ölçüm cihazı kullanacağız. Ölçüm cihazı, üzerine eşit olmayan bir kola sahip bir okun sabitlendiği metal bir çerçeveden oluşur. Kanat modelinde hava akışını yönlendirerek kolun dengesi oluşur, ok kanadın yataydan sapma açısını gösteren skala boyunca hareket eder.

Kanat modelleri 140 ͯ 50 mm süngerden yapılmıştır. Modern uçakların kanatları dikdörtgen, süpürülmüş, ters-süpürülmüş şekilde olabilir.

Kanat kaldırmanın büyüklüğünü ölçmek için model aşağıdaki ana blokları içerir (Şekil 4.):

rüzgar tüneli;

Ölçü aleti;

Yukarıdaki cihazların sabitlendiği sabit bir platform.

Bir deney yapmak.

Model şöyle çalışır:

Deney için kanat modeli manivelaya takılır ve rüzgar tünelinden 20-25 cm uzağa yerleştirilir. Hava akışını model kanadına yönlendirin ve nasıl yükseldiğini izleyin. Kanat şeklini değiştirin. Modelin orijinal konumunu alması için kolu tekrar dengeye getiriyoruz ve aynı hava akış hızında kaldırma miktarını belirliyoruz.

Plaka akış boyunca kurulursa (hücum açısı sıfırdır), akış simetrik olacaktır. Bu durumda hava akışı plaka tarafından saptırılmaz ve kaldırma kuvveti Y sıfırdır. Direnç X minimumdur, ancak sıfır değildir. Plaka yüzeyindeki hava moleküllerinin sürtünme kuvvetleri tarafından oluşturulacaktır. Toplam aerodinamik kuvvet R minimumdur ve sürükleme kuvveti X ile örtüşür.

Hücum açısı kademeli olarak arttıkça ve akış eğimi arttıkça kaldırma kuvveti artar. Açıkçası, direnç de büyüyor. Burada, düşük hücum açılarında, kaldırma kuvvetinin sürüklemeden çok daha hızlı büyüdüğüne dikkat edilmelidir.

Dikdörtgen kanat.

• Kanat kütlesi m ≈ 0.01 kg;
• kanat sapma açısı α = 130, g ≈ 9,8 N/kg.

Kanat bölgesi S= 0.1 0.027 = 0.0027 m2

Kanadın kaldırma kuvveti Ru = = 0.438 N

Ön direnç Rх = = 0.101 N

K \u003d Fu / Fx \u003d 0.438 / 0.101 \u003d 4.34

Kanadın aerodinamik kalitesi ne kadar yüksek olursa, o kadar mükemmel olur.

• Hücum açısı arttıkça, hava akışının plakanın etrafından akması zorlaşır. Kaldırma kuvveti, artmaya devam etse de, eskisinden daha yavaş. Ancak direnç giderek daha hızlı büyüyor ve yavaş yavaş yükselişin büyümesini geride bırakıyor. Sonuç olarak, toplam aerodinamik kuvvet R geriye doğru sapmaya başlar. Resim çarpıcı biçimde değişiyor.

Hava akımları, plakanın üst yüzeyi etrafında düzgün bir şekilde akamaz. Plakanın arkasında güçlü bir girdap oluşur. Kaldırma keskin bir şekilde düşer ve sürükleme artar. Aerodinamikteki bu fenomene STALL denir. "Koparılmış" bir kanat, kanat olmaktan çıkar. Uçmayı bırakır ve düşmeye başlar.

Deneyimizde, zaten kanat sapma açısı α = 600 ve üzerinde, kanat stop ediyor; uçmuyor, g ≈ 9.8 N/kg

Kanat kaldırma Ry = = 0.113 N

Ön direnç Rх = = 0.196 N

Kanatın aerodinamik kalitesi K = 0.113/0.196 = 0.58

Ok kanadı.

Kanat kütlesi m ≈ 0.01 kg;

kanat sapma açısı α = 200, g ≈ 9,8 N/kg

Kanat bölgesi S= 0.028 m2

Kanadın kaldırma kuvveti Ru = = 0.287 N

Ön direnç R x \u003d \u003d 0.104 N

Kanatın aerodinamik kalitesi

K \u003d Fu / Fx \u003d 0.287 / 0.104 \u003d 2.76

Ters süpürme ile kanat.

Kanat kütlesi m ≈ 0.01 kg;

kanat sapma açısı α = 150, g ≈ 9,8 N/kg

Kanat bölgesi S= 0,00265 m2

Kanadın kaldırma kuvveti Ru = = 0.380 N

Ön direnç Rx \u003d \u003d 0.102 N

Kanatın aerodinamik kalitesi

K \u003d Fu / Fx \u003d 0.171 / 0.119 \u003d 3.73

Deney Analizi

Deneyi ve elde edilen sonuçları analiz ederken, kanadın aerodinamik kalitesi ne kadar yüksekse, o kadar iyi olduğu tezinden yola çıktık.

Deneyimizin ilk durumunda, en iyi kanatlar dikdörtgen kanat ve geriye doğru taranmış kanattı. Düz kanadın ana avantajı, yüksek kaldırma katsayısı K = 4.34'tür. Süpürme kanat için, kaldırma katsayısı K = 2,76'dır ve buna göre, ters süpürme kanadı, K = 3,73'e eşit bir kaldırma katsayısına sahiptir. Bu nedenle, en iyi kanadın dikdörtgen bir kanat ve süpürülmüş bir arka kanat olduğu ortaya çıktı.

Deneyimlerini daha büyük bir hava akımı kuvvetiyle tekrarladılar: bu durumda, düz kanadın ve ters süpürülmüş kanadın aerodinamik nitelikleri K = 2.76 ve K = 1.48'i oldukça keskin bir şekilde azalttı, ancak süpürülen kanadın aerodinamik kalitesi biraz değişti K = 2.25.

Süpürülmüş kanat için elde edilen sonuçları analiz ettiğimizde, hava akış hızındaki bir artışla, kaldırma katsayısı neredeyse değişmeden kalırken, kanadın sürtünmesinin oldukça yavaş arttığını fark ettik.

Bu yazıda, kanat kaldırma kuvvetinin sadece plan şekline bağımlılığını inceledik. Gerçek uçuşta, bir kanadın kaldırma kuvveti aynı zamanda kanat alanına, profiline, hücum açısına, hıza ve akış yoğunluğuna ve bir dizi başka faktöre de bağlıdır.

Deneyin temiz olması için aşağıdaki koşulların karşılanması gerekir.

• hava akışı sabit tutuldu;
• kanadın ekseni ve rüzgar tünelinin ekseni çakıştı.
• borunun ucundan kanat bağlantı noktasına kadar olan mesafe her zaman aynıydı;

• not Kudryavtsev. VE BEN. Konfederasyonlar. Fizik ve teknoloji tarihi. Pedagoji enstitüleri öğrencileri için ders kitabı. RSFSR Eğitim Bakanlığı Devlet Eğitim ve Pedagojik Yayınevi. Moskova 1960
• Fizik. Dünyayı biliyorum. Çocuk ansiklopedisi. Moskova. AST. 2000
• V.B. Baidakov, A.Ş. Klumov. Uçakların aerodinamiği ve uçuş dinamiği. Moskova. "Mühendislik", 1979
• Büyük Sovyet Ansiklopedisi. 13. Üçüncü baskı. Moskova. "Sovyet Ansiklopedisi", 1978

Yaş: 14 yaşında

Eğitim yeri: MBOU LAP №135

Şehir, bölge: Samara, 63

Başkan: Samsonova Natalya Yurievna, fizik öğretmeni

Tarihsel araştırma çalışması "Kağıt uçak - çocukların eğlenceli ve bilimsel araştırması"

Tanıtım____________________________________________________ 2

Amaçlar ve hedefler _________________________________________________________3-4

Ana bölüm ________________________________________________________5-12

Uçak kanadının kaldırma kuvveti _____________________________________________ 5-8

Uçağın gelişim tarihi ________________________________________________9-10

Bir uçak kanadının kaldırma kuvvetini etkileyen faktörler ________________________ 10

Uçuş menzilini etkileyen faktörler __________________________ 10

Uçuş süresini etkileyen faktörler ______________________________10

Gözlemler ve deneyler ____________________________________________________________ 10-12

Metodoloji____________________________________________________________________________________12

Çözüm _____________________________________________________________13

Kaynakça ________________________________________________ 14

Tanıtım

İnsanlar uzun zamandır uçmayı hayal ediyor. Kuşlar, böcekler, yarasalar gibi kanatlar yapın. Havada kaç farklı canlı taşınır ama insan taşıyamaz!

Cesur mucitler insanlar için kanat yapmaya çalıştılar. Ama kimse böyle kanatlarla uçamaz. Adamın kendini havaya kaldıracak gücü yoktu. En iyi durumda, mucitler bir dağdan veya yüksek bir kuleden kanatları üzerinde süzülerek yere güvenli bir şekilde inmeyi başardılar. Bu güç gerektirmiyordu.

Ne zaman bir uçak görsem - gökyüzüne yükselen gümüş bir kuş - dünyanın yerçekimini kolayca alt etme ve cennet okyanusunu sürme gücüne hayran kalıyor ve kendime sorular soruyorum:

• Büyük bir yükü desteklemek için bir uçak kanadı nasıl inşa edilmelidir?
• Havayı kesen bir kanadın optimal şekli nasıl olmalıdır?
• Rüzgarın hangi özellikleri bir uçağa uçuşunda yardımcı olur?
• Uçak hangi hıza ulaşabilir?

İnsan her zaman “kuş gibi” göğe yükselmeyi hayal etmiş ve eski çağlardan beri bu hayalini gerçekleştirmeye çalışmıştır. 20. yüzyılda havacılık o kadar hızlı gelişmeye başladı ki, insanlık bu karmaşık teknolojinin birçok orijinalini kurtaramadı. Ancak birçok örnek müzelerde, gerçek makinelerin neredeyse eksiksiz bir resmini veren, indirgenmiş modeller şeklinde korunmuştur.

Bu konuyu seçtim çünkü hayatta sadece mantıksal teknik düşünceyi geliştirmeye değil, aynı zamanda kağıtla çalışma, malzeme bilimi, uçak tasarlama ve inşa etme teknolojisi gibi pratik becerilere katılmaya da yardımcı oluyor. Ve en önemli şey kendi uçağınızın yaratılmasıdır.

öne sürdük hipotez - uçağın uçuş özelliklerinin şekline bağlı olduğu varsayılabilir.

Aşağıdaki araştırma yöntemlerini kullandık:

• Bilimsel literatür çalışması;
• İnternette bilgi edinme;
• Doğrudan gözlem, deney;
• Uçakların deneysel pilot modellerinin oluşturulması;

Hedef ve görevler

Amaç: Aşağıdaki özelliklere sahip uçak tasarlayın: maksimum menzil ve uçuş süresi.

Görevler:

Birincil kaynaklardan elde edilen bilgileri analiz edin;

Eski oryantal aerogami sanatının unsurlarını incelemek;

Aerodinamiğin temellerini, kağıttan uçak tasarlama teknolojisini tanımak için;

Oluşturulan modelleri test edin;

Modellerin doğru ve etkili bir şekilde başlatılması için beceriler geliştirin;

Araştırmamın temeli olarak Japon origami sanatının alanlarından birini aldım - aerogami(Japonca "gami" - kağıt ve Latince "aero" - havadan).

Aerodinamik (Yunanca aer - hava ve dinamis - kuvvet sözcüklerinden), cisimlerin havadaki hareketinden kaynaklanan kuvvetlerin bilimidir. Hava, fiziksel özelliklerinden dolayı içindeki katı cisimlerin hareketine direnir. Aynı zamanda, aerodinamik tarafından incelenen cisimler ve hava arasında etkileşim kuvvetleri ortaya çıkar.

Aerodinamik, modern havacılığın teorik temelidir. Herhangi bir uçak, aerodinamik yasalarına uyarak uçar. Bu nedenle, bir uçak tasarımcısı için aerodinamiğin temel yasalarının bilgisi sadece yararlı değil, aynı zamanda gereklidir. Aerodinamik yasalarını incelerken bir dizi gözlem ve deney yaptım: "Uçağın şeklini seçme", "Kanat oluşturma ilkeleri", "Üfleme" vb.

Tasarım.

Bir kağıt uçağı katlamak göründüğü kadar kolay değildir. Eylemler kendinden emin ve kesin olmalı, kıvrımlar - tamamen düz ve doğru yerlerde. Basit tasarımlar affediciyken, karmaşık tasarımlar ideal olmayan bir çift köşede çıkmaza yol açabilir. Ek olarak, katlamanın kasıtlı olarak çok doğru olmaması gereken durumlar vardır.

Örneğin, son adımlardan biri kalın bir sandviç yapıyı ikiye katlamayı gerektiriyorsa, kıvrımın en başında kalınlık için bir düzeltme yapmadığınız sürece kıvrım çalışmayacaktır. Bu tür şeyler şemalarda anlatılmaz, deneyimle gelirler. Ve modelin simetrisi ve hassas ağırlık dağılımı, ne kadar iyi uçacağını belirler.

"Kağıt havacılıkta" kilit nokta, ağırlık merkezinin konumudur. Çeşitli tasarımlar yaratarak, tam teşekküllü kanatlar, dengeleyiciler ve bir omurga oluşturmak için içine daha fazla kağıt yerleştirerek uçağın burnunu daha ağır hale getirmeyi öneriyorum. Daha sonra kağıt uçak gerçek bir uçak gibi kontrol edilebilir.

Örneğin, deneyler yoluyla, kanatların arkasını gerçek kanatlar gibi bükerek, kağıt omurgayı hafifçe çevirerek hızın ve uçuş yolunun ayarlanabileceğini buldum. Bu kontrol, "kağıt akrobasi"nin temelidir.

Uçak tasarımları, yapım amaçlarına bağlı olarak önemli ölçüde farklılık gösterir. Örneğin, uzun mesafeli uçuşlar için uçaklar bir dart şekline benzer - ağırlık merkezinde buruna doğru belirgin bir kayma ile aynı derecede dar, uzun, serttirler. En uzun uçuşlar için uçaklar katı değildir, ancak geniş bir kanat açıklığına sahiptirler ve dengelidirler. Sokaktan fırlatılan uçaklar için dengeleme son derece önemlidir. Havadaki istikrarsızlaştırıcı dalgalanmalara rağmen doğru pozisyonu korumaları gerekir. İç mekanda fırlatılan uçaklar, ağırlık merkezini buruna doğru hareket ettirmekten yararlanır. Bu tür modeller daha hızlı ve daha kararlı uçar, fırlatılması daha kolaydır.

testler

Başlangıçta yüksek sonuçlar elde etmek için doğru atış tekniğine hakim olmak gerekir.

• Uçağı maksimum mesafeye göndermek için mümkün olduğunca 45 derecelik bir açıyla ileri ve yukarı fırlatmanız gerekir.
• Uçuş süresi yarışmalarında, uçağı daha uzun süre kayması için maksimum yüksekliğe atmalısınız.

Açık havada fırlatma, ek sorunlara (rüzgar) ek olarak ek avantajlar yaratır. Yükselen havayı kullanarak uçağın inanılmaz uzaklara uçmasını sağlayabilirsiniz. Örneğin, çok katlı büyük bir binanın yakınında güçlü bir hava akımı bulunabilir: bir duvara çarptığında rüzgar yön değiştirir. Güneşli bir günde bir otoparkta daha dostça bir hava yastığı bulunabilir. Koyu asfalt çok ısınır ve üzerindeki sıcak hava düzgün bir şekilde yükselir.

Ana bölüm.

1.1 Uçak kanat kaldırma.

Hareket eden akarsular neye yetişemez - gemileri bile birbirine iterler. Vücutları kaldırmak için güçlerini kullanmak mümkün mü? Sürücüler, yüksek hızda arabanın önünün sanki havalanıyormuş gibi yoldan kalkabileceğini biliyorlar. Bunun olmasını önlemek için anti-kanatlar bile koymuşlar. Kaldırma kuvveti nereden geliyor?

Burada kanat gibi bir şey olmadan yapamayız. En basit kanat, belki de bir uçurtmadır (Şek. 216). Nasıl uçuyor? Uçurtmayı iple çektiğimizi, uçağında veya kanadında çalışan bir rüzgar oluşturduğumuzu hatırlayın. AB kanadının düzlemini, ipin Q gerilimini, uçurtmanın kendi ağırlığını P, bu kuvvetlerin bileşkesi olan R, 1'i gösterelim.

Uçurtma düzleminde akan ABwind, ondan yansıyarak, uçurtmanın düşmemesi için R'ye eşit ve tercihen daha fazla olması gereken, uçurtmanın yükselmesi için bir kaldırma kuvveti R oluşturur. Konu uçmak olduğunda her şeyin o kadar basit olmadığını mı düşünüyorsunuz? Bir uçurtmadan bile daha zor olan durum, bir uçak kanadının kaldırma kuvvetidir.

Uçak kanadının kesiti Şekil 2'de gösterilmektedir. 217 a. Uygulama, kaldırma işlemini gerçekleştirmek için, uçağın kanadının, alt çizgisi ile uçuş yönü arasında belirli bir a açısı - hücum açısı olacak şekilde yerleştirilmesi gerektiğini göstermiştir. Bu açı, asansörün hareketi ile değiştirilir.

Yatay uçuş sırasında, a açısı 1-1.5 ° 'yi geçmez, iniş sırasında - yaklaşık 15 °. Böyle bir hücum açısının varlığında, yukarıdan kanat etrafındaki hava akışının hızının, kanadın alt yüzeyi etrafındaki akışın hızından ^/^ daha büyük olacağı ortaya çıkıyor. Şek. 217 ve hızlardaki bu fark, akım çizgisinin farklı yoğunluğu ile işaretlenir.

Pirinç. 217. Kanadın kaldırma kuvveti (a) ve uçağa (b) etki eden kuvvetler nasıl oluşur?

Ancak, zaten bildiğimiz gibi, hızın daha büyük olduğu akışın o yerinde, basınç daha azdır ve bunun tersi de geçerlidir. Bu nedenle, uçak havada hareket ettiğinde, kanadın üst yüzeyinin üzerinde azaltılmış bir basınç ve alt yüzeyinin üzerinde artan bir basınç olacaktır. Bu basınç farkı, kanat üzerinde yukarı doğru bir R kuvvetinin oluşmasına neden olur.

Bu kuvvetin dikey bileşeni - F kuvveti, P vücut ağırlığına yönelik bir kaldırma kuvvetidir. Bu kuvvet, uçağın ağırlığından büyükse, ikincisi yükselecektir. İkinci bileşen Q, ön dirençtir, pervanenin itişi ile üstesinden gelinir.

Şek. 217, b yatay düzgün uçuş sırasında uçağa etki eden kuvvetleri gösterir: F, - kaldırma kuvveti, P - uçak ağırlığı, F., - sürükleme ve F - pervane itişi.

Kanat teorisinin ve aslında genel olarak aerodinamik teorinin gelişimine büyük katkı, Rus bilim adamı Profesör N. E. Zhukovsky (1847-1921) tarafından yapıldı. İnsan uçuşlarından önce bile, Zhukovsky ilginç sözler söyledi: “İnsanın kanatları yok ve vücudunun ağırlığına göre kasların ağırlığına göre, bir kuştan 72 kat (!) Daha zayıf. Ama kaslarının gücüne değil, aklının gücüne güvenerek uçacağını düşünüyorum.

Pirinç. 218. M cinsinden kanatların şekli< 1 и М > 1

Havacılık, Mach sayısı - M ile ölçülen ses bariyerini uzun zamandır geçti. Ses altı hızında M< 1, при звуковой М = 1, при сверхзвуковой М >1. Ve kanadın şekli değişti - daha ince ve keskin hale geldi. Kanatların şekli de değişti. Ses altı kanatlar dikdörtgen, yamuk veya eliptiktir. Transonik ve süpersonik kanatlar süpürülür, deltoid (Yunanca "delta" harfi gibi) veya üçgen şeklindedir (Şekil 218). Gerçek şu ki, bir uçak yakın ve süpersonik hızlarda hareket ettiğinde, havanın esnekliği ve içindeki ses yayılma hızı ile ilişkili olarak şok dalgaları ortaya çıkar. Bu zararlı fenomeni azaltmak için daha keskin şekilli kanatlar kullanılır. Ses altı ve ses üstü kanatların etrafındaki hava akışının modeli Şekil 2'de gösterilmektedir. 219, hava ile etkileşimlerindeki farkı görebileceğiniz yer.

Ve bu tür kanatlarla donatılmış süpersonik uçaklar, Şek. 220.

Pirinç. 219. Ses altı ve ses üstü kanatların etrafındaki hava akışı modeli

Pirinç. 220. Süpersonik bombardıman uçağı (a) ve avcı uçakları (b)

M > 6 hızındaki uçaklara hipersonik denir. Kanatları, gövde ve kanat etrafındaki akıştan gelen şok dalgaları birbirini iptal edecek şekilde inşa edilmiştir. Bu nedenle, bu tür uçakların kanatlarının şekli karmaşıktır, sözde W-şekilli veya M-şekilli (Şekil 221).

Pirinç. 221. Hipersonik uçak

Pirinç. 222. Uçak evrimi

Uçak geliştirme tarihi

Kısaca insan uçuşunun tarihi ve uçağın evrimi hakkında (Şekil 222).

1882'de Rus subayı A.F. Mozhaisky, ağır ağırlığı nedeniyle havalanamayan buhar motorlu bir uçak yaptı. Birkaç yıl sonra, Alman mühendis Lilienthal, pilotun vücudunun ağırlık merkezini hareket ettirerek kontrol edilen, kendi yaptığı bir denge planör üzerinde bir dizi süzülerek uçuş yaptı. Bu uçuşlardan biri sırasında planör dengesini kaybetti ve Lilienthal öldü. 1901'de, Wright kardeşler olan Amerikan teknisyenleri, bambu ve ketenden bir planör yaptı ve üzerinde birkaç başarılı uçuş yaptı. Planör, küçük bir kütük kulesi ve yüklü bir halattan oluşan ilkel bir mancınık kullanılarak yumuşak bir yamaçtan fırlatıldı. Yaz aylarında kardeşler uçmayı öğrendiler ve geri kalan zamanları bisiklet atölyelerinde çalışarak deneylere devam etmek için para biriktirdiler. 1902-1903 kışında bir benzinli içten yanmalı motor yaptılar, planörlerine yerleştirdiler ve 17 Aralık 1903'te ilk uçuşlarını yaptılar, en uzunu sadece 59 saniye sürmesine rağmen yine de uçak havalanıp havada kalabildi.

Uçağı geliştiren ve bazı uçma becerileri kazanan Wright kardeşler, 1906'da buluşlarını halka duyurdular. O andan itibaren dünyanın birçok ülkesinde havacılığın hızlı gelişimi başladı. 3 yıl sonra, Fransız mühendis Blériot kendi tasarımına ait bir uçağı Manş Denizi'nde uçurarak bu makinenin denizin üzerinde uçma kabiliyetini kanıtladı. 20 yıldan kısa bir süre sonra, tek kişilik bir uçak Atlantik Okyanusu üzerinden Amerika'dan Avrupa'ya uçtu ve 10 yıl sonra, 1937 yazında, üç Sovyet pilotu - V.P. Chkalov, G.F. Baidukov ve A.V. Belyakov - A.N. Tupolev ANT-25, Moskova'dan Amerika'ya Kuzey Kutbu üzerinden uçtu. Birkaç gün sonra, aynı rotada uçan M. M. Gromov, A. B. Yumashev ve S. A. Danilin, 10.300 km'lik iniş yapmadan düz uçuş mesafesi için dünya rekoru kırdı.

Menzil ile birlikte, uçağın taşıma kapasitesi, irtifası ve hızı arttı. İlk süper ağır uçak "Ilya Muromets" Rusya'da inşa edildi. Bu dört motorlu dev, o zamanın tüm makinelerinden o kadar üstündü ki, yurtdışında uzun süre böyle bir uçağın varlığına inanamadılar. 1913'te Ilya Muromets menzil, irtifa ve yük için dünya rekorları kırdı.

Wright kardeşlerin uçağının hızı yaklaşık 50 km / s olsaydı, modern uçaklar sesten birkaç kat daha hızlı uçardı. Ve roketler daha da hızlı uçar. Örneğin, ilk yapay Dünya uydusunu yörüngeye fırlatan fırlatma aracı М>28'e sahipti.

1.2 Bir uçak kanadının kaldırma kuvvetini etkileyen faktörler.

1) hava hızı

2) kanat şekli

3) orta yoğunluk

1.3 Uçuş menzilini etkileyen faktörler.

1) uçak ağırlığı

2) kanat şekli

1.4 Uçuş süresini etkileyen faktörler.

1) yüksek irtifa jet akımı;

2) kuyruk rüzgarı, karşı rüzgar, yandan rüzgar;

3) kanat şekli

1.5 Gözlemler ve deneyler.

gözlemler

Uçağın şeklinin seçimi.

Deneyim #1

Çözüm:

Aerodinamik şekil, uçağın havada kalmasına yardımcı olur. İleriye doğru kayarken, kaldırma oluşturur. Uçak, havasını fırlattığım kuvvet tükenene kadar yükselecek. Ve basit bir kağıt yaprağının, düzgün uçuşa elverişli olmayan çok fazla destek yüzeyi vardır.

Kanat ilkeleri.

Teçhizat:

• Kağıt;
• İki kitap.

2 Numaralı Deneyim

Ani rüzgar:

3 Numaralı Deneyim

Teçhizat:

• Kağıt;
• İki kitap.

4 Numaralı Deneyim

Bir koku.

Teçhizat:

• İki şerit kağıt

Çözüm:

Hava, arka kenardan daha yüksek bir hücum kenarına sahip olan kanadın üst, kavisli kısmı üzerinde daha hızlı kayar (bu, havanın kanattan kaymasına yardımcı olur). Bu nedenle kanat altındaki hava basıncı daha yüksek olduğundan kanadı yukarı doğru iter. Kanadı destekleyen kuvvet, basınç farkından kaynaklanır. Asansör denir. Kanattaki hava akımı, kanatçıklar veya kanatçıklar vasıtasıyla yönlendirilebilir. Uçağın düşük hızda bile düşük irtifada havalanmasına, dönüş yapmasına ve uçmasına izin verir.

1.6 Metodoloji

Uçuş süresinin ve menzilinin kanat şekline bağımlılığını kanıtlayan bir deney yapmaya karar verdim. 5 adet kağıt uçak modeli yaptım. Aynı kütleye sahip uçakları aynı kuvvetle birkaç kez fırlattım. Tüm modelleri çalıştırdıktan sonra, çalıştırmaların sonuçlarını ve aritmetik ortalama sonucunu tabloya kaydettim. Aritmetik ortalamaya dayanarak, uçuş menzili ve süresi açısından kazananları buldum (model No.2 ve model No.5).Uçuş süresi ve menzili tüm modeller için farklıdır => uçuş menzili ve süresi şekle bağlıdır kanadın.

Çözüm

Test sonuçlarının analizi:

Modelleri değerlendirmek için 5 kullanmaya karar verdim.

Top sistemi:

Tabloya dayanarak, kağıt uçaklar için en iyi seçeneği buldum: model No. 4. Model #2 uzun menzilli yarışmalar için iyidir, Model #3 ise daha uzun uçuş süresine sahiptir.

Deneyler sırasında, her bir uçağın menzilini ve uçuş süresini doğru bir şekilde ölçmeyi başaramadım, uçakları aynı kuvvetle fırlattım, her bir uçağın uçuş süresini ve menzilini yaklaşık olarak ölçmeyi başardım.

İnternetten edindiğim bu deneyimler ve bilgiler sayesinde uçak kanatlarının kesit şekillerini ve amaçlarını içeren bir tablo oluşturabildim:

kullanılmış literatür listesi

1) Antonov O.K., Paton B.I. Planörler, uçaklar. Bilimler. Dumka, 1990. - 503 s.

2) Okul Çocukları İçin Büyük Deneyler Kitabı / ed. Antonella Meyani. - E.: CJSC "ROSMEN-PRESS", 2007. - 260 s. http://www.ozon.ru/context/detail/id/121580 /

3) Mikortumov E.B., Lebedinsky M.S. uçak modelleme; Makalelerin özeti. Uçak modelleme çevrelerinin liderleri için el kitabı. - M. Üçpedgiz, 1960. - 144 s.

4) Nikulin A.P. En iyi kağıt modellerinin (origami) koleksiyonu. Kağıt katlama sanatı. - M.: Terra - Kitap Kulübü, 2005, 68 s.

5) Svishchev G.P.. Belov A.F. Havacılık: bir ansiklopedi. - M.: "Büyük Rus Ansiklopedisi", 194. - 756 s. Sukharevskaya O.N. Küçükler için origami. - E.: Iris Press, 2008. - 140 s.

6) Şaşırtıcı fizik - N.V. Gulia'nın ders kitaplarının sessiz kaldığı şey

"Arşivi indir" butonuna tıklayarak ihtiyacınız olan dosyayı ücretsiz olarak indirmiş olacaksınız.
Bu dosyayı indirmeden önce, bilgisayarınızda sahiplenilmeyen iyi denemeleri, kontrolleri, dönem ödevlerini, tezleri, makaleleri ve diğer belgeleri hatırlayın. Bu senin işin, toplumun gelişimine katılmalı ve insanlara fayda sağlamalı. Bu eserleri bulun ve bilgi tabanına gönderin.
Bizler ve bilgi birikimini çalışmalarında ve çalışmalarında kullanan tüm öğrenciler, yüksek lisans öğrencileri, genç bilim adamları size çok minnettar olacağız.

Belgeli bir arşivi indirmek için aşağıdaki alana beş haneli bir sayı girin ve "Arşivi indir" düğmesini tıklayın.

Benzer Belgeler

Ses altı bir yolcu uçağının kutuplarının hesaplanması ve inşası. Kanat ve gövdenin minimum ve maksimum sürükleme katsayılarının belirlenmesi. Zararlı uçak sürüklemelerinin özeti. Kutupların yapısı ve kaldırma katsayısı eğrisi.

dönem ödevi, eklendi 03/01/2015


Uçağın yapısal ve aerodinamik özellikleri. Tu-154 kanat profilinin aerodinamik kuvvetleri. Uçuş kütlesinin uçuş özelliklerine etkisi. Uçak kalkış ve iniş. Gaz dinamik dümenlerden momentlerin belirlenmesi.

dönem ödevi, eklendi 12/01/2013


Bir cismin etrafındaki hava akımı. Uçak kanadı, geometrik özellikler, ortalama aerodinamik kiriş, sürükleme, kaldırma-sürükleme oranı. Uçak kutup. Kanatın basınç merkezi ve hücum açısına bağlı olarak pozisyonundaki değişiklik.

dönem ödevi, eklendi 09/23/2013


Uçağın kalkış ve iniş özelliklerinin incelenmesi: kanat boyutlarının ve tarama açılarının belirlenmesi; kritik Mach sayısı, aerodinamik sürtünme katsayısı, kaldırma kuvvetinin hesaplanması. Kalkış ve iniş kutuplarının inşaatı.

dönem ödevi, 24.10.2012 eklendi


Bir nakliye uçağının büyük bir en-boy oranının kanat gücünün hesaplanması: kanadın geometrik parametrelerinin ve ağırlık verilerinin belirlenmesi. Kanat uzunluğu boyunca enine kuvvetlerin ve momentlerin bir diyagramının oluşturulması. Kanat kesitinin tasarımı ve doğrulama hesabı.

dönem ödevi, eklendi 06/14/2010


Yükleme durumu için Yak-40 uçağının uçuş özellikleri. Kanadın güç elemanlarının geometrik özellikleri. Karmaşık bir kanadı dikdörtgen bir kanada dönüştürmek. Yükleme kuvvetlerinin ve yüklerin hesaplanması. Kanat kesitlerinde gerilmelerin tayini.

dönem ödevi, eklendi 04/23/2012


Dikdörtgen kanatlı bir uçağın parametreleri. Vorteks sisteminin U şeklinde bir modeli ile kanadın orta ve uç bölümlerindeki eğim açılarının belirlenmesi. Yaklaşan akışın toplam basıncının etkisi altında kanat derisi üzerindeki maksimum basınç düşüşünün hesaplanması.

test, eklendi 03/24/2019

slayt 1

Konuyla ilgili fizik projesi: Tamamlayan: Popov Ruslan, NOU "Rus Demiryollarının 38 Numaralı Ortaokulu" 10 "A" sınıfı öğrencisi Öğretmen: Valloven S. A. Michurinsk, 2008

slayt 2

slayt 3

slayt 4

Kanadın kaldırma kuvveti (F olarak gösterelim), kanadın enine kesitinin çoğunlukla daha dışbükey bir üst kısma sahip asimetrik bir profil olması nedeniyle ortaya çıkar. Hareket eden bir uçağın veya planörün kanadı havayı keser. Yaklaşan hava akışının akışlarının bir kısmı kanadın altına, diğeri - üstüne gidecek. F menüsü sonraki çıkış

slayt 5

Kanadın üst kısmı alt kısımdan daha dışbükeydir, bu nedenle üst jetlerin alt jetlerden daha uzun bir mesafe kat etmesi gerekecektir. Ancak kanada giren ve kanattan aşağı doğru akan hava miktarı aynıdır. Bu, üst akışların alt akışlara ayak uydurmak için daha hızlı hareket etmesi gerektiği anlamına gelir. Kanatın altındaki basınç, kanat üzerindekinden daha fazladır. Bu basınç farkı, bileşenlerinden biri kaldırma kuvveti F olan aerodinamik kuvveti R oluşturur. sonraki çıkış menüsü

slayt 6

Kanadın kaldırma kuvveti ne kadar büyükse hücum açısı, profil eğriliği, kanat alanı, hava yoğunluğu ve uçuş hızı o kadar büyük olur ve kaldırma kuvveti hızın karesine bağlıdır. Hücum açısı, asansörün düştüğü bir artışla kritik değerden daha az olmalıdır. menü sonraki çıkış α

Slayt 7

Kaldırma geliştiren kanat, her zaman harekete karşı X'i sürükler ve bu nedenle onu yavaşlatır. Kaldırma kuvveti karşıdan gelen akışa diktir. R kuvvetine kanadın toplam aerodinamik kuvveti denir. Aerodinamik kuvvetin uygulama noktasına kanadın basınç merkezi (CP) denir. menü sonraki çıkış

Slayt 8

F = CF 2/2 S, kaldırmayı hesaplama formülüdür, burada: F, kanadın kaldırma kuvvetidir, CF, kaldırma katsayısıdır, S, kanadın alanıdır. R = CR 2/2 S, aerodinamik kuvveti hesaplama formülüdür, burada: CR, aerodinamik kuvvet katsayısıdır. S, kanadın alanıdır. menü çıkışı

Slayt 9

Uçağın ağırlığını dengeleyen kaldırma kuvveti uçmayı mümkün kılarken, sürükleme hareketini yavaşlatır. Santral tarafından geliştirilen çekiş kuvveti ile cephe direnci aşılır. Bir uçağın, kaldırmayı geliştirmek ve uzayda hareket etmek için bir elektrik santraline ihtiyacı vardır. Hız ne kadar büyük olursa, kaldırma o kadar büyük olur. Modern uçaklarda kanatlar, uçuş sırasında sürüklenmeden çökmemesi için süpürülmüş bir tasarımdan yapılmıştır. menü sonraki çıkış

slayt 10

Uçak motorlarının tasarımı zamanla değişti. Üç ana tip uçak motoru vardır: 1. piston, 2. turboprop, 3. jet. Tüm bu motorlar hız ve çekiş performansı bakımından farklılık gösterir. Jet motoru daha gelişmiş. Bu tür bir motora sahip modern savaş uçakları, ses hızını birkaç kat aşıyor. menü sonraki çıkış

slayt 11

(1847 -1921) Büyük Rus bilim adamı, modern hidro- ve aeromekaniğin kurucusu, "Rus havacılığının babası". Zhukovsky, bir demiryolu mühendisi ailesinde doğdu. 1858'de 4. Moskova Erkekler Klasik Spor Salonu'na girdi ve 1864'te mezun oldu. Aynı yıl Moskova Üniversitesi Fizik ve Matematik Fakültesi'ne girdi ve 1868'de uygulamalı matematik bölümünden mezun oldu. 1882'de Zhukovsky, Uygulamalı Matematik Doktoru derecesini aldı. menü sonraki çıkış

slayt 12

20. yüzyılın başından itibaren, Zhukovski'nin ana dikkati aerodinamik ve havacılık konularının geliştirilmesine yönelikti. 1904'te liderliğinde, Moskova yakınlarındaki Kuchin köyünde, Avrupa'nın ilk aerodinamik enstitüsü inşa edildi. Zhukovsky tarafından havacılık personelinin - uçak tasarımcıları ve pilotlarının eğitimi konusunda büyük çalışmalar yapıldı. Yükselen yerli havacılık biliminin en çarpıcı merkezlerinden biri, N.E. Moskova Teknik Okulu'nda Zhukovsky. Dünyaca ünlü havacılık tasarımcıları ve bilim adamlarının yaratıcı yollarına başladığı yer burasıydı: A.S. Tupolev, V.P. Vetchinkin, B.N. Yuryev, B.S. Stechkin, A.A. Arkhangelsky ve diğerleri. menü sonraki çıkış

slayt 13

1904'te Kuchinsky laboratuvarında Zhukovsky, modern aerodinamiğin daha da geliştirilmesi ve havacılık teorisine uygulanması için temel teşkil eden dikkate değer bir keşif yaptı. Zhukovski işe yaramadı, sadece uyuduğu zaman. Hayatında hiç uçağa binmemişti. Havacılığın ilk başarılarıyla bağlantılı olarak, bilim adamı, kaldırma kuvvetinin kaynağını, artış olasılığını bulma ve hesaplanması için matematiksel bir yöntem bulma göreviyle karşı karşıya kaldı. 15 Kasım 1905'te Zhukovsky, bir uçağın tüm aerodinamik hesaplamalarının temeli olan kaldırma kuvvetini belirlemek için bir formül verdi. menü sonraki çıkış 1. Ermakov A. M. “En basit uçak modelleri”, 1989 2. Kirsanov Havacılık Teknik Sivil Havacılık Okulu'nun Özetleri, 1988 3. TSB, ed. Vvedensky B.A., v.16 4. İnternet kaynakları: http://media.aplus.by/page/42/ http://sfw.org.ua/index.php?cstart=502& http:// www.atrava. ru/08d36bff22e97282f9199fb5069b7547/news/22/news-17903 http://www.airwar.ru/other/article/engines.html http://arier.narod.ru/avicos/l-korolev.htm http://kto -kto.narod.ru/bl-bl-3/katanie.html http://www.library.cpilot.info/memo/beregovoy_gt/index.htm http://vivovoco.ibmh.msk.su /VV/PAPERS /HISTORY/SIMBIRSK/SIMBIRSK.HTM çıkış menüsünden

* Bir uçak kanadı, uçağı havada desteklemek için ihtiyaç duyulan kaldırma gücünü oluşturmak üzere tasarlanmıştır. Kanadın aerodinamik kalitesi ne kadar büyükse, kaldırma o kadar büyük ve sürüklenme o kadar az olur. Kanadın kaldırma kuvveti ve sürüklemesi, kanadın geometrik özelliklerine bağlıdır. Kanadın geometrik özellikleri, plandaki kanadın özelliklerine ve özelliklerine indirgenir.

Modern uçakların kanatları (a) planında eliptik, dikdörtgen (b), yamuk (c), süpürülmüş (d) üçgen (e) şeklindedir.

Enine V kanadının açısı Kanadın geometrik özellikleri Plandaki kanadın şekli, açıklık, alan uzaması, daralma, süpürme ve enine V Kanat açıklığı L düz bir çizgide kanadın uçları arasındaki mesafedir. Skr cinsinden kanadın alanı, kanadın konturları ile sınırlıdır.

Yamuk ve süpürülmüş kanatların alanı, b 0'ın kök kiriş, m olduğu iki yamuğun alanı olarak hesaplanır; bk - bitiş akoru, m; - ortalama kanat kirişi, m Kanat uzantısı, kanat açıklığının ortalama kirişe oranıdır.Bav yerine değerini eşitlikten (2.1) alırsak, kanat uzantısı formülle belirlenir Modern süpersonik için ve transonik uçaklar, kanat uzantısı 2 - 5'i geçmez. Düşük hızlı uçaklar için en boy oranı 12-15'e ve kanatlar için 25'e kadar ulaşabilir.

Kanat koniği, eksenel kirişin uç kirişe oranıdır.Ses altı uçaklar için kanat koniği genellikle 3'ü geçmez ve transonik ve süpersonik uçaklar için büyük ölçüde değişebilir. Süpürme açısı, kanadın ön kenarının çizgisi ile uçağın enine ekseni arasındaki açıdır. Süpürme, odak çizgisi boyunca (hücum kenarından kirişin 1/4'ünü geçerek) veya kanadın başka bir çizgisi boyunca da ölçülebilir. Transonik uçaklar için 45°'ye ve süpersonik uçaklar için - 60°'ye kadar. Kanadın enine açısı V, uçağın enine ekseni ile kanadın alt yüzeyi arasındaki açıdır. Modern uçaklarda enine V açısı +5° ile -15° arasında değişir. Bir kanadın profili, kesitinin şeklidir. Profiller simetrik veya asimetrik olabilir. Asimetrik, sırayla, bikonveks, plano-dışbükey, içbükey-dışbükey vb. S şeklinde. Süpersonik uçaklar için merceksi ve kama şeklindeki kullanılabilir. Profilin ana özellikleri şunlardır: profil kirişi, bağıl kalınlık, bağıl eğrilik

Profil kirişi b, profilin en uzak iki noktasını birleştiren düz bir çizgi parçasıdır. Kanat profillerinin biçimleri 1 - simetrik; 2 - simetrik değil; 3 - plano-dışbükey; 4 - bikonveks; 5 - S şeklinde; 6 - lamine; 7 - merceksi; 8 - elmas şeklinde; 9 öne çıkan

Profilin geometrik özellikleri: b - profil kirişi; Cmax - maksimum kalınlık; fmax - eğrilik oku; En büyük kalınlığın x koordinatı Kanat hücum açıları

Toplam aerodinamik kuvvet ve uygulama noktası R, toplam aerodinamik kuvvettir; Y - kaldırma kuvveti; Q, sürükleme kuvvetidir; - saldırı açısı; q - kalite açısı Göreceli profil kalınlığı c, yüzde olarak ifade edilen maksimum kalınlık Сmax'ın kirişe oranıdır:

Göreceli kanat profili kalınlığı c, yüzde olarak ifade edilen maksimum kalınlık Cmax'ın kirişe oranıdır: Maksimum kanat profili kalınlığı Xc'nin konumu, kiriş uzunluğunun bir yüzdesi olarak ifade edilir ve uçtan ölçülür.Modern uçaklar için, bağıl kanat profili kalınlığı %416 aralığındadır. Göreceli profil eğriliği f, yüzde olarak ifade edilen maksimum eğriliğin f kirişe oranıdır. Profilin merkez hattından kirişe olan maksimum mesafe, profilin eğriliğini belirler. Profilin orta çizgisi, profilin üst ve alt konturlarından eşit uzaklıkta çizilir. Simetrik profiller için bağıl eğrilik sıfıra eşittir, asimetrik profiller için ise bu değer sıfır değildir ve %4'ü geçmez.

ORTALAMA AERODİNAMİK KANAT Akordu Ortalama aerodinamik kanat kirişi (MAC), verilen kanatla aynı alana, toplam aerodinamik kuvvetin büyüklüğüne ve basınç merkezinin (CP) pozisyonuna sahip olan böyle bir dikdörtgen kanadın kirişidir. eşit hücum açıları

Bir yamuk bükülmemiş kanat için, MAR geometrik yapı ile belirlenir. Bunu yapmak için, uçağın kanadı plana (ve belirli bir ölçekte) çizilir. Kök kirişin devamında, uç kirişe eşit boyutta bir segment ve bitiş kirişinin (ileri) devamında, kök kirişe eşit bir segment yatırılır. Segmentlerin uçları düz bir çizgi ile bağlanır. Ardından, kökün düz ortasını ve uç akorlarını birleştirerek kanadın orta çizgisini çizin. Ortalama aerodinamik kiriş (MAC) bu iki çizginin kesişme noktasından geçecektir.

MAR'ın uçak üzerindeki büyüklüğünü ve konumunu bilerek ve bunu temel alarak, ona göre uçağın ağırlık merkezinin konumunu, kanadın basınç merkezini vb. belirleyin. Uçağın aerodinamik kuvveti kanat tarafından oluşturulur ve basınç merkezinde uygulanır. Kural olarak, basınç merkezi ve ağırlık merkezi çakışmaz ve bu nedenle bir kuvvet momenti oluşur. Bu momentin değeri, kuvvetin büyüklüğüne ve CG ile basınç merkezi arasındaki mesafeye bağlıdır, konumu MAR'ın başlangıcından itibaren olan mesafe olarak tanımlanır, lineer terimlerle ifade edilir veya yüzde olarak ifade edilir. MAR uzunluğu.

KANAT Sürükleme Sürükleme, bir uçağın kanadının havadaki hareketine karşı gösterdiği dirençtir. Profil, endüktif ve dalga direncinden oluşur: Xcr=Xpr+Hind+XV. 450 km/s üzerindeki uçuş hızlarında meydana geldiği için dalga sürüklemesi dikkate alınmayacaktır. Profil direnci, basınç ve sürtünme direncinden oluşur: Хpr=ХД+Хtr. Basınç direnci, kanadın önündeki ve arkasındaki basınç farkıdır. Bu fark ne kadar büyük olursa, basınç direnci o kadar büyük olur. Basınç farkı, profilin şekline, göreceli kalınlığına ve eğriliğine bağlıdır, şekilde Cx - profil direnci katsayısı olarak belirtilmiştir).

Kanat profilinin nispi kalınlığı c ne kadar büyük olursa, kanadın önündeki basınç o kadar artar ve kanadın arkasında, arka kenarında o kadar azalır. Sonuç olarak, basınç farkı artar ve buna bağlı olarak basınç direnci artar. Kanat profili etrafında kritike yakın hücum açılarında bir hava akışı aktığında, basınç direnci önemli ölçüde artar. Aynı zamanda, dönen dalga jetinin boyutları ve girdapların kendileri keskin bir şekilde artar. Sürtünme kuvvetlerinin büyüklüğü, sınır tabakasının yapısına ve kanadın aerodinamik yüzeyinin durumuna (pürüzlülüğüne) bağlıdır. Laminer bir hava sınır tabakasında, sürtünme direnci türbülanslı bir sınır tabakasından daha azdır. Sonuç olarak, kanat yüzeyinin büyük bir kısmı hava akışının laminer sınır tabakası etrafından akarsa, sürtünme direnci o kadar düşük olur. Sürtünme direncinin değeri şunlardan etkilenir: uçak hızı; yüzey pürüzlülüğü; kanat şekli. Uçuş hızı ne kadar yüksek olursa, kanat yüzeyi daha kötü kalitede işlenir ve kanat profili ne kadar kalın olursa, sürtünme direnci o kadar yüksek olur.

Endüktif direnç, kanat kaldırma oluşumu ile ilişkili dirençteki bir artıştır.Bir kanat etrafında kesintisiz bir hava akışı aktığında, kanadın üstünde ve altında bir basınç farkı oluşur.Sonuç olarak, kanatların uçlarındaki havanın bir kısmı akar. yüksek basınç bölgesinden düşük basınç bölgesine

Dikey bir U hızının indüklediği V hızıyla kanat çevresinden akan hava akışının saptığı açıya, akışın eğik açısı denir. Değeri, girdap demeti tarafından indüklenen dikey hızın değerine ve yaklaşan akış hızı V'ye bağlıdır.

Bu nedenle, akışın eğimi nedeniyle, kanadın doğusunun her bir bölümündeki gerçek hücum açısı, geometrik veya görünen hücum açısından her biri bir miktar farklı olacaktır. kanat ^ Y her zaman yaklaşan akışa, yönüne diktir. Bu nedenle, kanadın kaldırma kuvveti vektörü bir açıyla sapar ve V hava akışının yönüne diktir. Kaldırma kuvveti, tüm kuvvet ^ Y "olmayacaktır, ancak yaklaşan akışa dik yönlendirilen Y bileşeni olacaktır.

Değerin küçüklüğü göz önüne alındığında, eşit olduğunu düşünüyoruz Y kuvvetinin bir başka bileşeni olacaktır Bu bileşen akış boyunca yönlendirilir ve endüktif sürükleme olarak adlandırılır (Şekil yukarıda sunulmuştur). Endüktif sürükleme değerini bulmak için, hızı ^ U ve akış açısını hesaplamak için gereklidir.Akış açısının kanadın en-boy oranına bağlılığı , kaldırma katsayısı Su ve kanadın plandaki şekli formülü ile ifade edilir.

burada Cxi endüktif direnç katsayısıdır. Formül ile belirlenir Formülden Cx'in kaldırma katsayısı ile doğru orantılı ve kanadın en-boy oranı ile ters orantılı olduğu görülebilir. Sıfır kaldırma o hücum açısında endüktif reaktans sıfır olacaktır. Süper kritik hücum açılarında, kanat profili etrafındaki düzgün akış bozulur ve bu nedenle, Cx 1'i belirleme formülü, değerini belirlemek için kabul edilemez. Cx değeri kanadın en boy oranıyla ters orantılı olduğundan, bu nedenle uzun mesafelerde uçuşlar için tasarlanan uçakların kanat en boy oranı büyük: = 14 ... 15.

KANAT aerodinamik kalitesi Bir kanadın aerodinamik kalitesi, belirli bir hücum açısında kaldırma kuvvetinin kanadın sürükleme kuvvetine oranıdır, burada Y kaldırma kuvvetidir, kg; Q - sürükleme kuvveti, kg. Formülde Y ve Q değerlerini değiştirerek, kanadın aerodinamik kalitesi ne kadar yüksek olursa, o kadar mükemmel olur. Modern uçaklar için kalitenin değeri 14-15'e ve planörler için 45-50'ye ulaşabilir. Bu, bir uçağın kanadının, sürüklenmenin 14 ila 15 katı, planörler için ise 50 katı kadar kaldırma kuvveti oluşturabileceği anlamına gelir.

Kaldırma-sürükleme oranı, açı ile karakterize edilir. Kaldırma vektörleri ile toplam aerodinamik kuvvetler arasındaki açıya, kaldırma-sürükleme açısı denir. Kaldırma-sürükleme oranı ne kadar büyük olursa, kaldırma açısı o kadar küçük olur ve bunun tersi de geçerlidir. Formülden de görülebileceği gibi kanadın aerodinamik kalitesi, Cy ve Cx katsayılarıyla aynı faktörlere, yani hücum açısına, kanat profili şekline, plandaki kanat şekline, uçuş M numarasına ve yüzey işlemine bağlıdır. SALDIRI KALİTESİ ÜZERİNE ETKİSİ Hücum açısının belirli bir değere artmasıyla aerodinamik kalite artar. Belirli bir hücum açısında kalite maksimum değerine Kmax ulaşır. Bu açıya en avantajlı hücum açısı, naif denir. sıfıra eşittir. Kanat profili şeklinin kaldırma-sürükleme oranı üzerindeki etkisi, kanat profilinin nispi kalınlığı ve eğriliği ile ilgilidir. Bu durumda, profil çizgilerinin şekli, burnun şekli ve kiriş boyunca profilin maksimum kalınlığının konumu büyük bir etkiye sahiptir. En yüksek kalite değerlerini elde etmek için en iyi kanat şekli, yuvarlatılmış hücum kenarına sahip eliptiktir.

Aerodinamik kalitenin hücum açısına bağımlılığının grafiği Emiş kuvvetinin oluşumu Aerodinamik kalitenin hücum açısına ve kanat profili kalınlığına bağımlılığı M sayısına bağlı olarak kanadın aerodinamik kalitesinde değişiklik

KANAT POLAR Bir kanadın uçuş özelliklerinin çeşitli hesaplamaları için, uçuş hücum açıları aralığındaki Cy ve Cx'deki eşzamanlı değişikliği bilmek özellikle önemlidir. Bu amaçla, Su katsayısının Cx'e bağımlılığının polar olarak adlandırılan bir grafiği oluşturulur. "Kutup" adı, bu eğrinin toplam aerodinamik kuvvet CR katsayısının koordinatları üzerine inşa edilmiş bir kutup diyagramı olarak kabul edilebileceği ve toplam aerodinamik kuvvet R'nin yöne eğim açısının nerede olduğu gerçeğiyle açıklanmaktadır. (Su ve Cx ölçeklerinin aynı alınması şartıyla). Kanat kutbunun yapım ilkesi Kanat kutbu Orijinden itibaren, kanat profili basınç merkezi ile hizalanmışsa, kutup üzerindeki herhangi bir noktaya bir vektör çizilirse, o zaman kenarları sırasıyla eşit olan bir dikdörtgenin köşegeni olacaktır. Сy ve Сх'ye. hücum açılarından sürükleme ve kaldırma katsayısı - sözde kanat kutupları.

Kutup, verilen geometrik boyutlar ve profil şekli ile iyi tanımlanmış bir kanat için inşa edilmiştir. Kanat kutbundan bir dizi karakteristik hücum açısı belirlenebilir. Sıfır kaldırma açısı o, kutup ile Cx ekseninin kesiştiği noktada bulunur. Bu hücum açısında kaldırma katsayısı sıfırdır (Сy = 0). Modern uçakların kanatları için, genellikle o = Cx'in en küçük Cx değerine sahip olduğu hücum açısı. dk. Cy eksenine paralel kutuplara teğet çizilerek bulunur. Modern kanat profilleri için bu açı 0 ile 1° aralığındadır. En avantajlı hücum açısı naiftir. En uygun hücum açısında kanadın aerodinamik kalitesi maksimum olduğundan, Сy ekseni ile orijinden çizilen tanjant arasındaki açı, yani bu hücum açısındaki kalite açısı, formül (2. 19)'a göre , minimum olacaktır. Bu nedenle, naif'i belirlemek için, orijinden kutuplara bir teğet çekmek gerekir. Temas noktası saf ile eşleşecektir. Modern kanatlar için saf, 4 - 6 ° aralığındadır.

Kritik saldırı açısı kritik. Kritik hücum açısını belirlemek için, Cx eksenine paralel kutuplara bir teğet çizmek gerekir. Temas noktası ve crit karşılık gelecektir. Modern uçakların kanatları için kritik = 16 -30°. Aynı kaldırma-sürükleme oranına sahip hücum açıları, orijinden kutba bir sekant çizerek bulunur. Kesişme noktalarında, kaldırma/sürükleme oranının aynı olacağı ve zorunlu olarak Kmax'tan daha az olacağı, uçuş sırasında hücum açılarını (u) buluyoruz.

UÇAK POLAR Bir uçağın ana aerodinamik özelliklerinden biri, uçağın polar özelliğidir. Kanadın Cy kaldırma katsayısı, tüm uçağın kaldırma katsayısına eşittir ve her bir hücum açısı için uçağın sürükleme katsayısı, Cxvr değeri kadar kanadın Cx'inden büyüktür. Bu durumda, uçağın kutbu, Cx sıcaklığı ile kanat kutbunun sağına kaydırılacaktır. Uçağın kutupları, rüzgar tünellerinde üfleme modelleri ile deneysel olarak elde edilen Сy=f() ve Сх=f() bağımlılıklarının verileri kullanılarak oluşturulmuştur. Uçağın kutbuna hücum açıları, kanadın kutbunda işaretlenmiş hücum açıları yatay olarak aktarılarak sabitlenir. Uçağın kutbu boyunca aerodinamik özelliklerin ve karakteristik hücum açılarının belirlenmesi, kanat kutbunda yapıldığı gibi gerçekleştirilir.

Bir uçağın sıfır kaldırma saldırı açısı, pratik olarak bir kanadın sıfır kaldırma saldırı açısı ile aynıdır. Kaldırma kuvveti açıda sıfır olduğundan, bu hücum açısında uçağın sadece dikey dalış olarak adlandırılan dikey aşağı hareketi veya 90°'lik bir açıyla dikey kayma mümkündür.

Sürtünme katsayısının minimum değere sahip olduğu hücum açısı, Cy eksenine paralel kutuplara teğet çizilerek bulunur. Bu hücum açısında uçarken en az sürtünme kaybı olacaktır. Bu hücum açısında (veya ona yakın), uçuş maksimum hızda gerçekleştirilir. En uygun hücum açısı (naif), uçağın aerodinamik kalitesinin en yüksek değerine karşılık gelir. Grafiksel olarak, bu açı ve kanat için, orijinden kutuplara bir teğet çizilerek belirlenir. Uçağın kutbuna teğetin eğiminin, kanat kutbuna olan teğetin eğiminden daha büyük olduğu grafikten görülebilir. Sonuç: Bir bütün olarak uçağın maksimum kalitesi, her zaman tek bir kanadın maksimum aerodinamik kalitesinden daha düşüktür.

Uçağın en avantajlı hücum açısının, kanadın en avantajlı hücum açısına göre 2 - 3° daha büyük olduğu grafikten görülmektedir. Bir uçağın kritik hücum açısı (crit), kanat için aynı açının değerinden farklı değildir. Kanatların kalkış konumuna uzatılması (= 15 -25°), sürükleme katsayısında nispeten küçük bir artışla maksimum kaldırma katsayısı Sumax'ı artırmanıza olanak tanır. Bu, kalkış sırasında uçağın kalkış hızını pratik olarak belirleyen gerekli minimum uçuş hızını düşürmeyi mümkün kılar. Kalkış konumunda kanatların (veya kanatların) serbest bırakılması nedeniyle, kalkış koşusu %25'e kadar azalır.

Kanatlar (veya kanatlar) iniş konumuna (= 45 - 60°) uzatıldığında, maksimum kaldırma katsayısı %80'e kadar çıkabilir, bu da iniş hızını ve parkurun uzunluğunu büyük ölçüde azaltır. Bununla birlikte, bu durumda sürtünme, kaldırma kuvvetinden daha yoğun bir şekilde artar, bu nedenle aerodinamik kalite önemli ölçüde azalır. Ancak bu durum olumlu bir operasyonel faktör olarak kullanılır - inişten önce süzülme sırasında yörüngenin dikliği artar ve sonuç olarak uçak, pistin hizalanmasındaki yaklaşmaların kalitesi konusunda daha az talepkar hale gelir. Ancak, sıkıştırılabilirliğin artık ihmal edilemeyeceği (M > 0,6 - 0,7) bu tür M sayılarına ulaşıldığında, sıkıştırılabilirlik düzeltmesi dikkate alınarak kaldırma ve sürükleme katsayıları belirlenmelidir. burada Suszh, sıkıştırılabilirliği hesaba katan kaldırma katsayısıdır; Suneszh, Suszh ile aynı hücum açısı için sıkıştırılamaz bir akışın kaldırma katsayısıdır.

M = 0,6 - 0,7 sayılarına kadar, tüm kutuplar pratik olarak çakışır, ancak büyük sayılarda ^ M sağa kaymaya başlarlar ve aynı anda eğimi Cx eksenine arttırırlar. Kutupların sağa (büyük Cx ile) yer değiştirmesi, hava sıkıştırılabilirliğinin etkisinden dolayı profil direnç katsayısındaki bir artıştan ve görünüşten dolayı sayıdaki (M > 0.75 - 0.8) bir artıştan kaynaklanmaktadır. dalga direnci. Kutupların eğimindeki bir artış, endüktif sürükleme katsayısındaki bir artışla açıklanır, çünkü bir ses altı sıkıştırılabilir gaz akışında aynı saldırı açısında, uçağın kaldırma-sürükleme oranı düşmeye başlar. an sıkıştırılabilirliğin etkisi fark edilir.