Seuraa 
Viestejä45973

Rahtikone voi kuljettaa hyvinkin raskaita kuormia ja tietysti niiden ilmaan nostaminen ja siellä pitäminen vaatii enemmän tehoa kuin tyhjänä. Siipiprofiili on molemmissa tapauksissa sama ja kantokyky on kiinni nopeudesta, miten käytännössä lisäteho toteutetaan, lisätäänkö nopeutta, lisätäänkö laskusiivekkeillä kohtauskulmaa, vai miten?

Sivut

Kommentit (40)

Luulen että moottorien tehoa lisätään pitämään kone ilmassa, laskusiivekkeitä käytetään mielestäni laskuissa ja nousuissa, lennon aikana ne ovat "ylhäällä".

Sisältö jatkuu mainoksen alla
Sisältö jatkuu mainoksen alla
Heksu
Seuraa 
Viestejä5463

Lentokoneissa ylipäänsäkin siiven kohtauskulmaa säädetään lennon aikana jatkuvatoimisesti koneen pyrstössä sijaitsevan ns. korkeusperäsimen avulla, jota taas säädetään ohjaussauvalla ja trimmillä. Siiven nostovoimaan voidaan vaikuttaa ilmanopeuden, kohtauskulman ja laskusiivekkeiden avulla. Laskusiivekkeiden vaikutus perustuu siihen, että ne muuttavat siiven kaarevuutta ja kokonaispinta-alaa.

Eli siis, täydellä rahdilla konetta joudutaan ajamaan suuremmalla kohtauskulmalla eli enemmän "vedettynä". Suurempi kohtauskulma tietää suurempaa ilmanvastusta, mitä pitää kompensoida suuremmalla moottoriteholla.

Herra Tohtori
Seuraa 
Viestejä2613

Ihan oikein.

Eli fysikaalisesti ajateltuna suuremman massan pitäminen ilmassa vaatii suurempaa jatkuvaa impulssia siipien tuottamana.

Nostovoima syntyy siitä, että tietylle ilmamassalle annetaa tietyssä ajassa tietty liikemäärä, jolloin kone saa samassa ajassa vastaavan liikemäärän ylöspäin. Jos liikemäärän muutos on riittävä kumoamaan painovoiman yrittämän liikemäärämuutoksen, koneen korkeus ei muutu.

Siipien nostetta voidaan tosiaan kasvattaa

-lisäämällä alaspäin suunnatun ilmamäärän massaa
-lisäämällä alaspäin suunnatun ilmamäärän nopeutta.

Ilmanopeuden kasvattaminen lisää molempia, koska siipi liikkuu pitemmälti samassa ajassa ja pääsee siis liikauttamaan enemmän ilmaa alaspäin. Lisäksi ilma saa suuremman nopeuden alaspäin kuin pienemmillä nopeuksilla lennettäessä.

Kohtauskulma lisää enemmän alaspäin suunnatun ilman massaa kuin sen varsinaista nopeutta... tosin alaspäin suuntautuva nopeuskomponentti kasvaa nopeasti ilmavirran suuntautuessa enemmän alaspäin koneeseen suhteutettuna, joten kohtauskulmakin vaikuttaa itse asiassa molempiin.

Kohtauskulmaa on kuitenkin epäedullista kasvattaa, sillä se lisää vastusta tolkuttomasti. Niinpä kantokyky tuotetaan mieluummin isolla, mahdollisimman suoraan ilmavirrassa kulkevalla siivellä sekä riittävällä ilmanopeudella.

Kun lentokoneella lennetään hitaasti, voidaan käyttää laskusiivekkeitä, jotka muuttavat siipiprofiilia aggressiivisemmaksi ja lisäävät kohtauskulmaa ilman, että koneen nokkaa tarvitsee nostaa. Tämä helpottaa koneen hallintaa, kun ohjauspintojen ohi kulkeva ilmavirtaus säilyy paremmin lineaarisena.

Niin, kohtauskulma on periaatteessa siiven johtoreunan ja jättöreunan kautta kulkevan suoran kulma vaakatasoon nähden.

Capito tutto, perchè sono uno
Persona molto, molto intelligente...

-Quidquid latine dictum sit, altum viditur.

If you stare too long into the Screen, the Screen looks back at you.

Heksu
Seuraa 
Viestejä5463
Herra Tohtori
Niin, kohtauskulma on periaatteessa siiven johtoreunan ja jättöreunan kautta kulkevan suoran kulma vaakatasoon nähden.

Jos vähän tarkennetaan, niin kohtauskulmalla tarkoitetaan kyllä siiven jänteen ja vapaan ilmavirran välistä kulmaa, ei vaakatason. Lentokonehan voi lentää missä asennossa vaan, eikä siiven nostovoima kohdistu välttämättä ylöspäin.

Ilman virtaus siiven ympärillä on sikälis jännittävä juttu, että jouduin mainitsemaan "vapaan" ilmavirran. Siipi vaikuttaa nimittäin ilmavirtaan niin edessä- kuin takanapäinkin! Niinpä esim. suurella kohtauskulmalla ilmavirta kohtaa siiven johtoreunan paljon jyrkemmässä kulmassa kuin mitä varsinainen kohtauskulma voisi antaa ymmärtää.

Herra Tohtori
Seuraa 
Viestejä2613

Jees, vapaata ilmavirtaa tarkoitin.

Toisin sanottuna, tyynessä ilmassa lentokoneen nopeusvektorin ja siiven kulman välinen ero.

Mielikuvana toimi tässä vain rahtikone vaakalennossa, ei taitolentokone lentelemässä >90 asteen kohtauskulmilla...

Capito tutto, perchè sono uno
Persona molto, molto intelligente...

-Quidquid latine dictum sit, altum viditur.

If you stare too long into the Screen, the Screen looks back at you.

Herra Tohtori
Seuraa 
Viestejä2613

Sanotaan nyt suoraan.

Voiman ja vastavoiman laki on kiistelemätön. Samoin liikemäärän säilymislaki.

Jos jotain menee ylös, jotain on tultava myös alas samassa suhteessa.

Siipi tuottaa ylöspäin suuntautuvan voiman lentokoneelle. Tämän se tekee kohdistamalla ilmamassaan alaspäin suuntautuvan voiman, jolloin ilmamassa suuntaa vastakkaisvoiman siipeen.

Käytännössä tämä tapahtuu niin, että siipi muuttaa ilmavirtauksen suuntaa hiukan.

Tämä on kaikkein yksinkertaisin ja toimivin selitys nosteen synnylle. Bernoullin ilmiöllä voidaan analysoida nostetta kyllä, mutta jää huomaamatta se, että paineen vaihtelut ovat enemmänkin seuraus kuin syy nosteelle. Minkä tahansa nostetta aiheuttavan kappaleen yläpuolelle muodostuu alipaine ja alapuolelle ylipaine, mutta loppupeleissä siiven tuottama noste vaatii aina alaspäin suuntautuvan vastavoiman - ilman poikkeuksia.

Siiven profiililla ei loppupeleissä ole nosteen tuottamisen kannalta juurikaan merkitystä; sen sijaan sillä on suuren suuri merkitys vastuksen tuottamisen kannalta. Hyvä siipiprofiili tuottaa samansuuruisen nosteen pienemmällä vastuksella kuin ladonovi, jolloin päästään lujempaa pienemmällä energiankulutuksella.

Capito tutto, perchè sono uno
Persona molto, molto intelligente...

-Quidquid latine dictum sit, altum viditur.

If you stare too long into the Screen, the Screen looks back at you.

http://www.ilmailutoimittajat.fi/seli/n ... synty.html
" 2. Newtonin nostovoimateoria
Tässä teoriassa oletetaan, että siipi aiheuttaa virtauksen kääntymisen siksi, että ilmavirtaus osuessaan siipeen kimpoaa takaisin alaspäin. Koska Newtonin lain mukaan jokaisella voimalla on samansuuruinen vastavoimansa, muodostuu lentokoneen siiven nostovoima tästä ilmiöstä. Teoria on nimetty Newtonin lain mukaan, vaikka Newtonilla ei ole tämän teorian synnyssä osaa eikä arpaa.

Teorian heikkoutena on se, että lentävästä siivestä mitatut voimat ovat ristiriidassa teoreettisten laskelmien kanssa. Toisekseen kuvatunlainen mekanismi ei sovi siihen miten neste todellisuudessa käyttäytyy.

Tämä teoria ottaa huomioon vain lentokoneen (siiven) nopeuden, ilman tiheyden sekä siipiprofiilin alapinnan muodon. Tällöin siiven yläpinnan muodossa ei pitäisi olla mitään vaikutusta siiven nostovoimaan. Jokainen erityyppisillä koneilla lentänyt lentäjä tietää, ettei asia kuitenkaan ole näin. Varsinkin purjelentäjä, joka tietää siiven yläpinnalle aukeavien lentojarrujen vaikuttavan huomattavalla tavalla siiven nostovoimaan. "

Olisiko sittenkin Newton ja Bernoulli yhdessä ja jotain muutakin?

Tuulitunnelit olisivat rahan ja vaivan haaskausta, jos virtaukset voiitaisiin laskelmin selvittää riittävällä tarkkuudella.

Volitans
Seuraa 
Viestejä10670
tietää
Jokainen erityyppisillä koneilla lentänyt lentäjä tietää, ettei asia kuitenkaan ole näin. Varsinkin purjelentäjä, joka tietää siiven yläpinnalle aukeavien lentojarrujen vaikuttavan huomattavalla tavalla siiven nostovoimaan.

Lentojarrut lisäävät kohtaavan ilman pinta-alaa ja sitäkautta merkittävästä lisää ilmanvastusta.

Merkittävä vaikutus on myös siiven aiheuttamalla turbulenssilla, eli ilman pyörteilyllä, joka voi joko nostaa tai laskea nostovoimaa.

Heksu
Seuraa 
Viestejä5463
Volitans
Lentojarrut lisäävät kohtaavan ilman pinta-alaa ja sitäkautta merkittävästä lisää ilmanvastusta.

Lentojarruja kutsutaan myös spoilereiksi (eng. spoil tarkoittaa pilaamista), ts. ne tärvelevät ilmavirran siiven yläpuolella ja seurauksena siiven "tehollinen pituus" pienenee. Lentojarrut eivät kuitenkaan jarruta purjelentokonetta, vaan niiden avaaminen voi konetyypistä riippuen jopa lisätä ilmanopeutta.

Nostovoiman alkuperästä puhuttaessa mainitaan usein mystinen sirkulaatio, joka ainakin itselleni oli pitkään suuri mysteeri. Miten siiven ympäri voi muka kiertää jokin ylimääräinen ilmavirta, jos koko ilmamassa virtaa kuitenkin siiven ohi? Nostovoiman synty avautuu ihan uudella tavalla, jos asiaa tarkastelee toisesta perspektiivistä, eli siten että ilmamassa pysyy paikallaan ja ohi kulkee kohtauskulmallaan ilmamassaa lanaava siipi. Esimerkiksi tällä sivullaasia on selitetty sangen kansantajuisesti. Siipi yksinkertaisesti siirtää ilmamassaa alaspäin ohi kulkiessaan.

Mitenkä tähän liittyvät potkurikoneiden aina vaan tehokkaammat moottorit ja/tai useammat lavat roottoreissa? Eikös viimeisimmissä roottoriviritelmissä ollut jo kahdeksan siipeä?

Herra Tohtori
Seuraa 
Viestejä2613

Uusimmissa potkuriviritelmissä on kyllä aika paljon enemmän lapoja.

Ja niin... ilmajarrut purjelentokoneissa vaikuttavat siten, että noste pienenee huomattavasti. Tällöin voidaan kohottaa kohtauskulmaa nostamatta korkeutta, jolloin vastus kasvaa huomattavasti, ja ilmanopeus laskee tällaisen tien kautta.

Matkustajakoneissa siiven yläpinnalta nousee huomattavan suuria reikälevyjä pystyyn, ja ne vaikuttavat tosiaan laskukiidossa suoraan poikkipinta-alaa lisäämällä nopeutta hidastavasti.

Tuo "ilmavirran lanaaminen" on aika kuvaava tapa sanoa mitä tapahtuu. Siipi heivaa tietyn ilmamassan alemmas kuin missä se alun perin oli, ja saa itse impulssia ylöspäin.

Ylipaine ja alipaine ovat siis enemmänkin seurauksia kuin syitä tälle ilmiölle, kuten sanottua.

Capito tutto, perchè sono uno
Persona molto, molto intelligente...

-Quidquid latine dictum sit, altum viditur.

If you stare too long into the Screen, the Screen looks back at you.

Heksu
Seuraa 
Viestejä5463
Herra Tohtori
Ja niin... ilmajarrut purjelentokoneissa vaikuttavat siten, että noste pienenee huomattavasti. Tällöin voidaan kohottaa kohtauskulmaa nostamatta korkeutta, jolloin vastus kasvaa huomattavasti, ja ilmanopeus laskee tällaisen tien kautta.

No itse asiassa yritin kyllä sanoa, ettei purjelentokoneen ilmajarruilla edes yritetä laskea ilmanopeutta. Niillä kontrolloidaan laskussa yksinomaan koneen vajoamista ilmanopeuden pysyessä vakiona.

Volitans
Seuraa 
Viestejä10670
Heksu
Volitans
Lentojarrut lisäävät kohtaavan ilman pinta-alaa ja sitäkautta merkittävästä lisää ilmanvastusta.



Lentojarruja kutsutaan myös spoilereiksi (eng. spoil tarkoittaa pilaamista), ts. ne tärvelevät ilmavirran siiven yläpuolella ja seurauksena siiven "tehollinen pituus" pienenee. Lentojarrut eivät kuitenkaan jarruta purjelentokonetta, vaan niiden avaaminen voi konetyypistä riippuen jopa lisätä ilmanopeutta.

Kyllä se ilmanopeuden mahdollinen lisäys tulee ihan sauvan eteenpäin työntämisestä. Lentojarrut lisäävät ilmanvastusta ja siten hidastavat koneen nopeutta. Pilotti kuitenkin kompensoi nopeuden putoamista työntämällä sauvaa eteenpäin, jottei kone sakkaisi eli menettäisi siipien kantovoimaa. Lentojarrut ovat siiven pituussuunnassa sekä alas, että ylös pystysuorassa nousevat pitkät levyt.

Hyöty jarruista on siinä, että nokan voi työntää jyrkempään kulmaan lentonopeuden pysyessä silti aisoissa. Normaalisti, jos koneen nokan työntää 30 asteen kulmaan maata kohden nousee nopeus nopeasti kriittiseksi. Jarruilla nopeus pysyy kurissa ja lentokone on helpompi lentää kiitoradan (tai muun laskeutumispaikan) alkuun. Jarrut mahdollistavat näin laskeutumisen lyhyemmälle kentälle.

Herra Tohtori
Seuraa 
Viestejä2613
Heksu
No itse asiassa yritin kyllä sanoa, ettei purjelentokoneen ilmajarruilla edes yritetä laskea ilmanopeutta. Niillä kontrolloidaan laskussa yksinomaan koneen vajoamista ilmanopeuden pysyessä vakiona.

No ei niin, tiedetään, koska purjelennossa pyritään normaalilennossa minimoimaan kaikki vastus joka tapauksessa.

Jos haluaa, niin niillä *voi* kuitenkin pienentää ilmanopeutta (ei sillä että sille mitään syytä olisi, mutta niin voi tehdä), ja jos joku haluaisi niin tehdä, niin pääasiallinen hidastava vaikutus ei ole itse ilmajarruilla vastuksen kasvattaminen vaan se, että siiven kantokyky pienenee, jolloin täytyy lisätä kohtauskulmaa säilyttääkseen vakiokorkeuden, jolloin vastus kasvaa paljon enemmän kuin mitä ilmajarrut siihen vaikuttavat, ja tällöin ilmanopeus laskee.

Pääkäyttö on juurikin tuo nosteen pienentäminen laskussa, että ylipäätään saadaan se rohjake maahan. Muuten se liitelee matalalla pitkään kuin piru eikä tahdo laskeutua millään. Maaefekti vielä pitkittää nostetta. Yleensä purjelentokoneilla ei ole juuri tarvetta laskea nopeutta, koska nopeudet ovat aina melko matalalla tasolla.

Suihkuturbiinimoottoreissa työntövoima syntyy kokonaan palamiskaasujen ulosvirtauksesta. Kuvassa oleva laite on ohivirtausmoottori (turbofan) joka on siis käytännössä umpinaisen kuoren sisälle rakennettu erittäin tehokas, monilapainen potkuriturbiini.

Turbiini pyörittää akselia, joka pyörittää puhallinta, joka toimii paitsi ensimmäisinä ahdinkiekkoina myös siten, että se heivaa erittäin suuren osan moottoriin tunkevasta ilmasta varsinaisen turbiiniosan ohitse.

Itse asiassa ohivirtausmoottorin työntövoimasta suurin osa tuotetaan laittamalla tuo suuri ilmamassa liikkeeseen turbiinin ohitse. Tietysti turbiinista tulevat palokaasutkin antavat oman lisänsä työntövoimaan, enemmän kuin potkuriturbiineissa, mutta pääperiaate on ihan sama kuin potkuriturbiinimoottoreissa (turboprop).

Ohivirtausmoottorilla on lukuisia etuja suihkuturbiiniin (turbojet) verrattuna: melutaso on alhaisempi saavutettuun tehoon verrattuna, polttoaineenkulutus laskee, suorituskyky on alisoonisilla nopeuksilla parempi kuin suihkuturbiinimoottoreilla ylipäätään.

Mitten tahansa potkurin tai turbiininlapojen kannalta kyseessä on täsmälleen sama asia kuin nosteessa, oli kyse sitten ilma- tai nestevirtauksen pyörittämästä turbiinista tai potkurista/puhaltimesta joka saa ilma/nestevirran liikkumaan: Ne liikauttavat ilmamassoja vastakkaiseen suuntaan ja saavat itse impulssia menosuuntaan.

Potkurihan ei ole mitään muuta kuin siipi joka pyörii pystytasossa ja jonka noste on suuntautunut eteenpäin. Helikopterissa taas on pyörivät siivet roottorina.

Pyöriväsiipisiä ilma-aluksia on muuten myös muita kuin helikoptereita. Itse pääroottoriin ei välttämättä tarvitse johtaa minkäänlaista pyörimisliikettä. Homma voidaan hoitaa hyvin myös autorotaatiolla.

Capito tutto, perchè sono uno
Persona molto, molto intelligente...

-Quidquid latine dictum sit, altum viditur.

If you stare too long into the Screen, the Screen looks back at you.

http://www.av8n.com/how/htm/airfoils.html

Hyvä, tuulitunnelikokeisiin perustuva kuvaus, jossa on virtaus- ja painekuvia. Vaatii kyllä sanakirjaa, mutta lukemisen arvoinen.

Omia huomioitani kuvista:
Kohtauskulman kasvattaminen lisää enemmän paine- ja virtausnopeuden eroa kuin muuttaa virtaussuuntaa, joten Newton 3. ei vaikuta hallitsevalta nosteen muodostumisessa. (Figure 3,7)

Ps. Kimalainen yms. hyönteinen ei voi lentää minkään siipiteorian perusteella, joten kiistely on ymmärrettävää.

Sivut

Suosituimmat

Uusimmat

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Suosituimmat