För den elliptiska vingen, vad är elliptisk, och varför dra slutspridningen regelbundet?

5

Uttalanden jag har sett om elliptisk vinge:

  • Detta är inte planformen som är elliptisk, det här är hissfördelningen.
  • Endast på en elliptisk vinge delas draget regelbundet. I andra fall är dragningen i allmänhet högre nära vingepunkten.

Jag förstår inte väl dessa två uttalanden. Det enda jag har förstått är att på den elliptiska vingen, på vilket avstånd från roten, för en konstant angreppsvinkel från rot till spets:

  • Lift / drag-förhållandet är konstant
  • Lyft och dra ner från rot till spets.


Källa

Mina frågor:

  • Vad är elliptisk i elliptisk vinge?
  • Vad är regelbundet om lyft eller dra?
uppsättning mins 02.07.2017 22:37

3 svar

6

Det är både planformen och cirkulationen -fördelningen. Observera att cirkulationen inte är höjningskoefficient men bunden virvelintensitet. Du kan tolka den som lokal höjningskoefficient gånger lokal ackord.

På den obestämda elliptiska vingen är den lokala höjningskoefficienten konstant över span och ändringar i angreppsvinkel över linjärområdet ändrar höjningskoefficienten lika överallt. Detta, i kombination med den elliptiska ackordfördelningen över span, innebär att cirkulationsfördelningen kommer att ligga elliptisk över den linjära vinkeln för attackområdet. Detta är den speciella egenskapen hos en elliptisk vinge: Medan någon vinge kan ha en elliptisk cirkulationsfördelning vid en angreppsvinkel (med tanke på den högra vridfördelningen) kommer den elliptiska vingen att hålla den elliptiska cirkulationsfördelningen över hela arbetsområdet.

Med en elliptisk cirkulationsfördelning kommer också en konstant inducerad angreppsvinkel och downwash vinkel över span. Jag antar att detta uttrycks av vissa författare med termen "vanlig".

Men endast aerodynamikerna ser det som en fördel. Både vikt- och stallegenskaper hos elliptiska vingar är mindre än optimala; den låga inducerad dra koefficient köps med högre strukturell massa och följaktligen lyft. En mer triangulär cirkulationsfördelning kommer att ge den lägsta vingvikten och den totala dragningen för en given icke-lyftmassa (det vill säga all massa som inte är inblandad i lyftproduktion, särskilt nyttolasten). Observera att för en sådan triangulär fördelning kommer dra att vara högst nära mitten.

När folk pratar om elliptisk lyftdistribution, menar de lyft per spännvidd . Jag föredrar att använda den mer korrekta siktcirkulationen, eftersom hissen är en kraft som i trycktider och kan endast produceras av en hel vinge eller åtminstone vingsektionen, inte en spanvis station.

    
svaret ges 02.07.2017 23:04
2

Den vackra formen av Spitfire planform gjorde det också svårt och dyrt att producera. Målet var en elliptisk lyftfördelning, vid tidpunkten för konstruktionen betraktades som resulterande i det högsta lyft / drag-förhållandet.

Dennahissfördelningerhållsgenomattformavingsgeometrin,närdetgällerSpitfiregenomattgöraackordetenelliptiskfunktionavvingehöjden.Detandrasättetattåstadkommadettaärattanvändaenkombinationavvingsavvikandeochvingsvridning:ackordetminskarlinjärtmedspänningen,plusvingenärvridetmedvingspetsensomharenlägreangreppsvinkelänvingsrotet.

Denna form skapar också elliptisk lyftdistribution, men endast en AoA av flygplanet. Den elliptiska vingen har en elliptisk planform och elliptisk lyftfördelning i alla flygplan AoA.

Den eliptiska planformen har en konstant AoA, och dra ändringar som en funktion av endast vingarna. Den vridna vingen har en vinge rot med en högre AoA, och en vingspets med lägre AoA än flygplanet AoA: Vingens vassa bit har högre drag eftersom valsdrag är en funktion av ackord och AoA. Så den totala avsmalningsvingen är totalt högre än den av elliptiska vingen.

Den koniska vridna vingen reglerar dock, eftersom:

  • Det är billigare och snabbare att producera.
  • Vingspetsen stallar senast, och det är där vallarna är.
svaret ges 02.07.2017 23:30
1

(Redigerad efter kommentarer av mods. Tack för att du guidade mig genom processen!)

Det enda som är elliptiskt är planformen av en elliptisk vinge.

Många människor förväxlar tyvärr en elliptisk tryckfördelning med tryckfördelning över en elliptisk vinge. De är inte ekvivalenta.

På en otvistad elliptisk vinge är den lokala lyftkoefficienten inte konstant över span, som vissa här och på många andra ställen på internet underhåller.

Argument från lyftlinjeteori är inte lämpligt för att diskutera flödesbeteende nära vinge tips. Det är orimligt att förvänta lyftlinjen teori att vara giltig nära vinge tips eftersom det inte är en konsekvent stor aspekt förhållande asymptotisk expansion. Se: Van Dyke, "Perturbation methods in fluid mechanics", 1964.

Spännbelastningen innehåller en logaritmisk term, så det är inte elliptisk. Dessutom kan det inte orsaka en konstant nedspolning, och så vid bakkanten virvelväckningen startar inte som ett platt ark.

Processen där vortexarket rullar upp är mycket kraftigare än om det började som ett platt ark eftersom den relativt svaga effekten av viskositet skulle vara den viktigaste mekanismen som driver den rullande processen. Det finns en stark uppvattning i flödesfältet nära och runt vingspetsarna som initierar rolling-up process mycket kraftfullare.

Se till exempel bland många andra papper:

Peter F. Jordan, "Exact Solutions for Lifting Surfaces", AIAA Journal, Vol. 11, nr 8, 1973., sid. 1123-1129.

Peter F. Jordan, "På lyfta vingar med paraboliska tips", ZAMM 54, sid. 463-477, 1974.

    
svaret ges 11.10.2017 13:57