Przypomnienie wiadomości z mechaniki Profil płata Charakterystyka skrzydła

1. Przypomnienie wiadomości z mechaniki Profil płata Charakterystyka skrzydła Siły aerodynamiczne Urządzenia aerodynamiczne Biegunowa szybowca Doskonałość i zasięg szybowca Siły działające na szybowiec Przeciągnięcie Korkociąg Stateczność i sterowność szybowca Zjawiska aeroelastyczne Obciążenia szybowca

2. Przypomnienie niezbędnych wiadomości z mechaniki wektor, skalar siła, cechy, dodawanie i odejmowanie, znajdowanie wektora wypadkowego zasady Newtona ruch prostoliniowy jednostajny i jednostajnie przyspieszony ruch po okręgu – działanie sił i przyspieszeń para sił: pojęcie, działanie, momenty sił względem osi praca, moc, energia (jednostki) przyciąganie ziemskie

3. WEKTOR I SKALAR

4. WEKTOR - DZIAŁANIA

5. DYNAMIKA – ZASADY NEWTONA I - Jeśli na ciało nie działa żadna siła lub gdy siły działające równoważą się, to ciało pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym. II - Jeśli siły działające na ciało nie równoważą się, to ciało porusza się z przyspieszeniem wprost proporcjonalnym do siły wypadkowej, a odwrotnie proporcjonalnym do masy ciała. III - Oddziaływania ciał są zawsze wzajemne. Siły wzajemnego oddziaływania dwóch ciał mają takie same wartości, taki sam kierunek, przeciwne zwroty i różne punkty przyłożenia

6. CIAŁO SZTYWNE Ciało sztywne w przestrzeni posiada 6-stopni swobody

7. KINEMATYKA Dział fizyki zajmujący się ruchem Ruch – zmienność położenia w funkcji czasu Prędkość – pierwsza pochodna drogi po czasie Przyśpieszenie – pierwsza pochodna prędkości po czasie (lub druga pochodna drogi po czasie) Dla ruchu jednostajnie przyśpieszonego

8. KINEMATYKA Ruch obrotowy

9. DYNAMIKA Moment siły Mo F r

10. PRACA, MOC, ENERGIA W=F*s [Nm=J] 1m 1N 1N 1N 5s -> 0,2W 1m 1m Energia potencjalna Ep=mgh Energia kinetyczna Ek= mv2/2 1s -> 1W Równoważnik energii i pracy Rozpędzając ciało nadajemy mu energię kinetyczną Wznosząc (oddalając) ciało nadajemy mu energię potencjalną

11. PRZYCIĄGANIE GRAWITACYJNE Dwa ciała przyciągają siłą wprost proporcjonalną do iloczynu ich mas i odwrotnie proporcjonalną do kwadratu odległości między nimi

12. PROFIL PŁATA grubość profilu cięciwa profilu szkieletowa profilu promień zaokrąglenia noska profilu strzałka profilu kąt natarcia kąt zaklinowania płata

13. c – długość cięciwy profilu g – grubość maksymalna (% c) f – strzałka (%c)

14. xg – odległość maksymalnej grubości od noska profilu xf – odległość maksymalnej strzałki od noska profilu ra– promień noska profilu

15. α – kąt natarcia skrzydła

17. iw-kąt zaklinowania płata nośnego względem osi kadłuba

18. Charakterystyka skrzydła wydłużenie cięciwa nasady cięciwa końcówki skrzydło trapezowe zbieżność płata różne obrysy skrzydeł (wpływ na wielkość oporu indukowanego) średnia cięciwa aerodynamiczna

19. WYDŁUŻENIE l b Dla skrzydła prostokątnego

20. WYDŁUŻENIE lp lk b - średnia cięciwa geometryczna Trapez :

21. WYDŁUŻENIE S b Dowolny obrys: S – powierzchnia skrzydła

22. SKRZYDŁO TRAPEZOWE b/2 lk lp Najczęściej wykorzystywany obrys płata Zbieżność:

23. ŚREDNIA CIĘCIWA Średnia cięciwa geometryczna WIELKOŚC W ZASADZIE NIE UŻYWANA W ANALIZACH AERODYNAMICZNYCH ORAZ PRZY PROJEKTOWANIU PŁATOWCA OKREŚLA CIĘCIWĘ RÓWNOWAŻNEGO PŁATA PROSTOKĄTNEGO 0 TYM SAMYM WYDŁUŻENIU I POWIERZCHNI

24. ŚREDNIA CIĘCIWA Średnia cięciwa aerodynamiczna SCA SCA lk lp

25. ŚREDNIA CIĘCIWA ŚREDNIA CIĘCIWA AERODYNAMICZNA OKREŚLA CIĘCIWĘ ZASTĘPCZEGO SKRZYDŁA PROSTOKĄTNEGO, KTÓREGO WYPADKOWA SIŁ AERODYNAMICZNYCH ZNAJDUJE SIĘ W TYM SAMYM MIEJSCU CO SKRZYDŁA ZASTĘPOWANEGO SCA Ogólnie: ~83%lp ~53%b/2

26. Siły aerodynamiczne prawo ciągłości strugi równanie Bernouliego mechanizm powstawania siły nośnej, wzór oderwanie strug mechanizm powstawania siły oporu, wzór opór tarcia, opór kształtu, opór indukowany, opór interferencyjny współczynnik siły oporu i siły nośnej, ich zależność od kąta natarcia.

27. PRAWO CIĄGŁOŚCI STRUGI W zakresie prędkości poddźwiękowych powietrze możemy uważać za ośrodek nieściśliwy => p1=p2 S2 S1 =const =>

28. PRAWO BERNOULLIEGO Energia kinetyczna Energia potencjalna

29. PRAWO BERNOULLIEGO Siła Praca bo przyrost energii potencjalnej i kinetycznej odpowiednio:

30. PRAWO BERNOULLIEGO Praca=Energii więc: to:

31. PRAWO BERNOULLIEGO To równanie jest prawdziwe dla dowolnego odcinka strugi zatem: Dzielimy przez , a skoro gęstość: otrzymamy wreszcie  :

32. PRAWO BERNOULLIEGO Na ogół zmiana wysokości jest pomijalnie mała wzór upraszcza nam się do postaci: Co można wyrazić twierdzeniem, że : SUMA CIŚNIENIA DYNAMICZNEGO I STATYCZNEGO WZDŁUŻ PRZEPŁYWAJĄCEJ STRUGI JEST STAŁA

33. PRAWO BERNOULLIEGO

34. POWSTAWANIE SIŁY NOŚNEJ

35. POWSTAWANIE SIŁY NOŚNEJ

36. POWSTAWANIE SIŁY NOŚNEJ P Pz Px

37. POWSTAWANIE SIŁY NOŚNEJ Cz Zależność współczynnika siły nośnej Cz od kąta natarcia  

38. POWSTAWANIE SIŁY NOŚNEJ Wpływ parametrów geometrycznych profilu na przebieg Cz=f() GRUBOŚĆ STRZAŁKA

39. ODERWANIE STRUG Opływ ostrych krawędzi F=m*a Cząsteczki wchodzące w skład powietrza mają masę niezerową Niech r=1 mm czyli 0,01 m i v=100 m/s to: 102 000 g !!! Co wywoła ogromne siły odśrodkowe działające na przepływające cząsteczki

40. ODERWANIE STRUG Lokalny spadek prędkości strugi

41. OPÓR AERODYNAMICZNY Opór kształtu Opór tarcia Opór indukowany Opór interferencyjny Opór szczelinowy

42. OPÓR KSZTAŁTU ZWIĄZANY Z WCZEŚNIEJ OMAWIANYMI ZJAWISKAMI ODERWANIA STRUG Przy małych prędkościach następuje oderwanie laminarne Duża prędkość (energia kinetyczna) pozwala na przejście z opływu laminarnego w turbulencyjny i oderwanie następuje później.

43. OPÓR TARCIA Lepkość powietrza Warstwa przyścienna Opływ laminarny Opływ turbulencyjny Stan powierzchni skrzydła

44. OPÓR TARCIA • Profil laminarny • Duża odległość gmaxod noska >35% • Mniejszy (ale nie ostry) promień noska • Mniejsze opory, ale i mniejsze Cz • Profil turbulencyjny • Odległość gmax w granicach 25-35 % • Większe współczynniki Czi Cx • Promień noska wyraźnie większy

45. OPÓR INDUKOWANY Różnica ciśnień na dolnej i górnej powierzchni skrzydła Wir brzegowy Wpływ geometrii skrzydła na wielkość oporu indukowanego Sposoby zmniejszania oporu indukowanego

46. OPÓR INDUKOWANY

47. OPÓR INDUKOWANY Skos opływu rośnie z rozpiętością osiągając największą wartość na końcach skrzydeł powstaje wir brzegowy.

48. OPÓR INDUKOWANY Opór indukowany rośnie wraz z siła nośną: Znaczenie ma oczywiście rozkład siły nośnej wzdłuż rozpiętości, a ten determinowany jest obrysem skrzydła, wydłużeniem oraz jego zwichrzeniem =0,15 =0,07 =0

49. OPÓR INTERFERENCYJNY Interferencja – wzajemne oddziaływanie Opór płatowca>Opór(kadłub+skrzydła+usterzenia) • Zawirowania od przecinających się strug • Lokalne przyrosty prędkości • Przyrost dodatni – zwiększenie sił oporu • Przyrost ujemny – oderwania Obszar możliwych oderwań Obszar przyrostu prędkości

50. OPÓR INTERFERENCYJNY największy mały duży najmniejszy