Varför ska framkanten vara trubbig på låghastighets, subsoniska flygblad?

7

Jag har läst det som hjälper till att flödet förblir fäst, men jag förstår inte den fysiska principen.

    
uppsättning XF-91 30.03.2016 10:09

3 svar

6

När du använder en flygplatta med en skarp framkant i subsonisk regim, måste du anpassa angreppsvinkeln så att stagneringspunkten inträffar precis vid den skarpa kanten.

Vid varje flygförhållande borde det finnas en AoA som uppnår detta. Högre AoA, och stagneringspunkten är för låg. Till låg AoA, och stagneringspunkten är för hög. Men flygförhållandena ändras ofta, så den nödvändiga AoA ändras också dynamiskt. Eftersom AoA driver hissen och hissen är prioriterad i pilots sinne (han vill fortsätta flyga) kommer stagnationspunkten bara ibland matcha framkanten.

Under flygningen kommer AoA ofta inte att matcha stagneringspunkten , säger vi med för hög AoA, separering skulle ske under den främre kanten (på "intrados"). Detta är den enda bra illustrationen jag kunde hitta:

Stagneringspunktenliggervidtoppenavdenendagrålinjensomstannarraktpådensvartaplattan.Igrundochbottenkommeralltinkommandeflödemellandessaframkants-ochstagnationspunkter(tyvärringenlinjedettapåbilden)attföljadennabana:

  • Inkommandemedhöghastighetpåflygeln,underframkanten,motstagneringspunkten,mensyftarbaralitehögreupp.
  • Stagneringspunktenärpunktenmedhögstatryck,sådetinkommandeflödetsaktarner
  • Kommerenpunktdäravmattningenärtillräckligförattfaktisktvändadetflödesomnuskjuterupplängsytanmotframkanten,nudrivsavtrycketfrånstagneringspunkten
  • VidframkantenunderifrånmåsteflödetgöraenU-vändningruntframkantenförattföljavingeformenochflödamot"extrados" och fortsätta med sitt liv.

Här ligger problemet: När den äntligen anländer till framkanten har luften en nollhastighet (nollhastighet uppstår endast vid stagneringspunkten, varav det bara finns en), men måste omedelbart vända den. Fysiken säger nope , och du får en stor främre vortex för att släpa ut rörelsen. Tyvärr kallas det även en flödesseparationsbubbla, som kan bli en stall.

Det här är:

  • dåligt för prestanda (dra)
  • dåligt för säkerhet (stallable)
  • Dålig för komfort (vibrationer från eddies)
  • Dålig för struktur (vibrationsutmattning)

Varför sker det bara under subsonisk flygning?

Vid supersoniska hastigheter kan informationen inte återvända till flödet med samma tryckgradienttrum. När luften ligger på intrados / extrados, stannar den där och kan inte backa upp den andra vägen. Så ingen "anpassning" är möjlig, oavsett AoA.

Varför använda avrundad kanten för att åtgärda detta i subsonic?

Med en rundad kant är U-svängen inte så skarp, den är faktiskt hanterbar för luften. Det betyder att du inte alltid har flödesskillnad, så du är säker. Runderen, desto lättare är AoA-intervallet "anpassat". Detta animerade gif visar riktigt bra hur stagneringspunkten kan röra sig runt det avrundade spetsen och därigenom undvika separation:

Källa: GENOA UNIVERSITET INGENGÖRSFACILITET DEPARTMENT OF ENVIRONMENTAL ENGINEERING IRROTATIONAL PLANE FLOWS OF AN INVISCID FLUID

TL; DR Det är möjligt att flyga subsonic med skarp framkant, men mindre säker och lägre prestanda. Nyckeln är AoA-anpassning.

    
svaret ges 13.04.2016 17:19
3

Det korta svaret är att en trubbig framkant tolererar ett bredare kuvert med angreppsvinkel än en skarp framkant. Att göra det ännu enklare att förstå det gör att flygplanet mer förlåtande att flyga än en skarp framkant.

Jag är säker på att någon kommer att ge en mer grundlig förklaring i överensstämmelse med vad jag har sagt här. Jag trodde bara att det skulle vara bra att ge ett snabbt svar.

    
svaret ges 12.04.2016 02:18
0

Det finns inget krav på en trubbig framkant. Vissa låghastighets subsoniska flygplåtar, som Wainfan Facetmobile, har skarpa framkanter. Airfoil design har många kompromisser, lyft / dra, förutsägbara stallegenskaper, etc.

    
svaret ges 12.04.2016 01:41