How påverkar aspekten hos en vinge sin hiss?

Navigera dina svar
4

Vinglyftformeln visar att vingen på en vinge är proportionell mot sitt område.

$ L = {\ dfrac 1 2 \ times \ rho V ^ 2 \ färg {magenta} S C_L} {\små \ Begin {align} & {} & & \ text {where:} & L = \ text {lift} och & \ rho = \ text {luftens densitet}} & {} & {} & V = \ text {hastighet,} & & \ color {magenta} S = \ text {vingområde,} \\ & {} & {} & {} & & C_L = \ text {liftens koefficient} \ End {align}} $

Så varför är de flesta konventionella vingarna formade samma (svepade rektanglar)?

Föreställ dig ett konventionellt flygplan, men med vingarna formade som 2 tunna långa rektanglar fästade på en flygkropp från cockpiten tills svansen med samma område som den ursprungliga vingen.

Med alla andra saker (som angreppsvinkel etc) kommer samma hiss att genereras som den ursprungliga vingen?

    
uppsättning skanga 04.03.2017 08:43

3 svar

6

" Vinglyftformeln visar att vingen på en vinge är proportionell mot sitt område ".

Det är helt sant. En vinge genererar dock både lyft och dra. Drag är av två naturer: Parasitisk dra och lyft inducerad dra . Summan av alla drag är totalt drag:


Källa: Wikipedia

Inducerad drag minskar med hastighet och har sitt ursprung i vingspetsvorter. Vortices ökar hastigheten på downwashen, och ändrar den effektiva angreppsvinkeln. Som i sin tur ändras riktningen för den aerodynamiska kraften, skapar en kraft som står emot flygriktningen:


Induceraddra,källa: Wikipedia

Inducerad dragning beror på spetsarvorter, om vi kan göra virvlarna mindre effektiva, reducerar vi också inducerad dra. Vägen att göra det är att ha långa vingar, så nedbrottet från virvlarna påverkar bara en del av vingen:


Tipsvorter,källa: Wikipedia

Forskning visade att den inducerade dragen är beroende av vingen bildförhållande , inte bara på vingspänningen . Detta kan lätt förstås: Mängden luft i en spetsvirvel är större när ackordet är stort.

Så svaret på din fråga är: Ja hissen är proportionell mot vingeområdet, men lift / drag-förhållandet är proportionellt mot vingeaspektförhållandet. Det är därför längre vingar föredras, de minimerar energi som förloras i slaget.

" Varför är de flesta konventionella vingarna formade samma (svepade rektanglar)? "

Längre vingar är bättre för bränsleeffektivitet, men vi har andra problem i designkön, och vissa kan lösas genom att välja vingeplanformat , till exempel:

  • Vi vill förhindra att stallet är brått (på bekostnad av att skapa mindre hiss men):

  • Vi vill försena skapandet av ett lokalt supersoniskt flöde i superkritiska vingar som används i kommersiella flyglinor. Vid flygning vid M 0,8 accelereras luftflödet för att producera hiss, vissa vingsytor når supersonisk hastighet (Mach> 1). Den tillhörande chockvågen skapar ett extra drag. Genom att svepa vingen lägger vi till en spänningskomponent till luftflödet som minskar chordwise hastigheten så att chockvågan endast visas för en högre flyghastighet:

Å andra sidan tenderar svängbacken att stiga först i spetsen, vilket inte är bra alls, när en stall framträder behöver vi förhöjningar för att förhindra att den försämras, och ailerons ligger vid spetsarna för att öka deras effektivitet. Så svepade vingar är också vridna så att spetsvinkeln är mindre än roten, vilket tvingar stallet för att starta vid vingsrot.

Vingsplanformar är flera, varje typ av vinge, eller ibland delkomponent, kan förbättra ett visst problem (möjligen skapa en annan som blir mindre viktig för formgivaren). Se denna mycket intressanta artikel på Wikipedia: Wing-konfiguration

    
svaret ges 04.03.2017 15:38
5

Ett högre bildförhållande (med samma vingeområde) betyder mer vinge och mindre hissberoende drag. Vid samma angreppsvinkel innebär högre bildförhållande också mer hiss ( inom gränserna ).

Lyft tillverkas genom att avböja den kommande strömmen av luft nedåt. Ju mer luft kan påverkas, desto mer effektiv lyftproduktion blir. Kanske vill du läsa några svarar här om du vill lära mer .

Vad du beskriver är en smal kroppsvinge . Det mesta av avböjningen görs av de första procenten av denna vings ackord, och återstoden kommer inte att kunna öka hissen mer och arbeta på den redan avböjda luften. Följaktligen kommer samma vingeområde att skapa mindre lyftkraft, åtminstone i subsoniskt flöde. Ta XB-70 , till exempel: Den maximala vingeindelningen (massfördelad per område) var 420 kg / m². Svängvingen B-1 , som kan sträcka ut sina vingar för långsam hastighetsflygning, har en maximal vingsbelastning på 1190 kg / m², men beräkningsmetoden för dess vingeområde inkluderar inte den stora delta-sektionen framför huvudvingen. Fortfarande kvarstår en stor skillnad och visar att samma vingeområde kan skapa mer lyft när den sträcker sig.

    
svaret ges 04.03.2017 09:49
2

"Wing Lift Formula" som du citerade är en enkel approximation och är inte används för detaljerad design av vingar.

Praktiska skäl till att konventionella vingar har den form som de är beroende av många design överväganden, inklusive flygplanets uppdrag. De svarar du har fått adress några av dessa problem.

Var dock medveten om att det finns många missuppfattningar i vingeformen. En vanlig missuppfattning är att: "Inducerad dragning beror på att vorterna tappar, om vi kan göra vorter mindre effektiva, så reducerar vi också inducerad dra."

Det är en stor överförenkling. Inducerad drag beror på formen på hela vingen, inte bara aspektförhållandet och spetsvorterna.

Tidigare Boeing Technical Fellow Doug Maclean diskuterar denna missuppfattning i särskilt och många andra i sin bok: Förstå Aerodynamik - Argumentera från Real Physics.

Du kan få mycket ut Macleans prat:

Vanliga missuppfattningar inom aerodynamik

                             
    
svaret ges 11.10.2017 15:39

Läs andra frågor om taggar Kärlek och kompatibilitet Skor Gear 12 Stjärntecken Grunderna

Älskar honung verkligen kött? image på rispapper