THEORIE VAN HET VLIEGEN

1. En, denk je dat dit zal vliegen? L=Cl½V²S Natuurlijk, ik heb toch de cursus aerodynamica gevolgd! THEORIE VAN HET VLIEGEN

2. THEORIE VAN HET VLIEGEN 1. Aerodynamica (stromingsleer) Krachten en momenten t.g.v. omstromende lucht 2. Vliegmechanica Beweging van het vliegtuig o.i.v. bovengenoemde krachten 2a. Prestatieleer Beweging van het vliegtuigzwaartepunt 2b. Vliegeigenschappen Beweging om het vliegtuigzwaartepunt THEORIE VAN HET VLIEGEN

3. KRACHTEN OP HET VLIEGTUIG 1. Luchtkrachten 2. Zwaartekracht 3. Voortstuwingskrachten 4. Traagheidskrachten Bewegingswetten van Newton 1e wet: traagheidswet 2e wet: Kracht = massa x versnelling 3e wet: actie = - reactie THEORIE VAN HET VLIEGEN

4. Toelichting op de tweede wet van Newton : F = m x a m: Eenheid van massa is de kilogram (kg) F: Eenheid van kracht is de Newton (N) a: Versnelling in m/sec² Een kracht van 1N geeft aan een massa van 1 kg een versnelling van 1 m/sec² Het gewicht G van een voorwerp is de kracht waarmee het wordt aangetrokken door de aarde Het gewicht wordt veelal uitgedrukt in kgf 1kgf ~ 10N = 1 daN THEORIE VAN HET VLIEGEN

5. DRUK OF SPANNING Druk is kracht per oppervlakte-eenheid Eenheid van druk is de Pascal 1 Pascal = 1 Newton / 1 m² THEORIE VAN HET VLIEGEN

6. EIGENSCHAPPEN VAN LUCHT IN RUST 1. Luchtdruk botsing van luchtdeeltjes tegen oppervlak Luchtdruk op zeeniveau ~ 1 Bar = 100.000 N/m² = 1000 Hecto Pascal 2. Luchtdichtheid = massa per volume eenheid kg/m³ = soortelijke massa wordt uitgedrukt in ρ (rho). Op zeeniveau ρ = 1.25 kg/m³ THEORIE VAN HET VLIEGEN

7. EIGENSCHAPPEN VAN EEN LUCHTSTROMING Veronderstellingen: 1. Wrijving tussen luchtdeeltjes onderling is verwaarloosbaar Geldt niet voor de grenslaag! 2. Lucht is onsamendrukbaar Dit is juist voor snelheden < 400 km/u THEORIE VAN HET VLIEGEN

8. DEFINITIES Een stroomlijn is een baan van een luchtdeeltje in een stroming die niet in tijd veranderd (stationaire stroming) Een stroombuis is een pijp waarvan de wand bestaat uit stroomlijnen THEORIE VAN HET VLIEGEN

9. A1 x V1 = A2 x V2 TWEE BELANGRIJKE WETTEN 1. Continuïteitswet (Wet van behoud van volume) Volume dat per tijdseenheid door een doorsnede stroomt blijft constant THEORIE VAN HET VLIEGEN

10. TWEE BELANGRIJKE WETTEN (vervolg) 2. Wet van Bernoulli Gebaseerd op de wet van behoud van arbeidsvermogen Geeft het verband tussen snelheid en druk p1 + ½ ρ v1² = p2 + ½ ρ v2² = constant = totale- of energiedruk P1 = arbeidsvermogen van plaats = statische druk ½ ρ v1² = arbeidsvermogen van beweging = stuwdruk THEORIE VAN HET VLIEGEN

11. Wet van Bernoulli (vervolg) p1 + ½ ρ v1² = p2 + ½ ρ v2² = constant = totale- of energiedruk De term ½ ρ v² wordt vaak afgekort tot q THEORIE VAN HET VLIEGEN

12. STROOMLIJNEN BIJ WRIJVINGSLOZE BOL Punt 1 v1=0 p1=p+q Punt 2 v2=v p2=p Punt 3 v3=2v p3=p-3q De totale druk op de cylinder = 0 (hydrodynamische paradox) THEORIE VAN HET VLIEGEN

13. MAAR NU MET WRIJVING THEORIE VAN HET VLIEGEN

14. DIT LEIDT TOT EEN « GRENSLAAG » In de grenslaag neemt de snelheid van de luchtdeeltjes door afremming af THEORIE VAN HET VLIEGEN

15. DRUKWEERSTAND EN WRIJVINGSWEERSTAND DRUKWEERSTAND Ddruk = Cdvorm ½ ρ V² S Cdvorm is afhankelijk van de lichaamsvorm WRIJVINGSWEERSTANDDwrijving = Cdwrijving ½ ρ V² S Cdwrijving is afhankelijk van: • de stromingsvorm in de grenslaag • de oppervlakteruwheid THEORIE VAN HET VLIEGEN

16. STROMINGSVORMEN 1. Laminaire stromingen Luchtdeeltjes bewegen naast elkaar, langs stroomlijnen 2. Turbulente stromingen Uitwisseling van luchtdeeltjes tussen stroomlijnen Gevolgen van omslag naar turbulente grenslaag: Grenslaag wordt dikker Weerstand neemt aanmerkelijk toe THEORIE VAN HET VLIEGEN

17. STROMINGSVORMEN: Het loslaten van de grenslaag THEORIE VAN HET VLIEGEN

18. STROMING ROND EEN PROFIEL Raaklijnkoorde THEORIE VAN HET VLIEGEN

19. STROMING ROND EEN PROFIEL (vervolg) THEORIE VAN HET VLIEGEN

20. STROMING ROND EEN PROFIEL (vervolg) THEORIE VAN HET VLIEGEN

21. DRAAIENDE CYLINDER (met weerstand) Wat gebeurt er als de cylinder rechtsom gaat draaien? Wat is het gevolg van deze actie? Magnus effect THEORIE VAN HET VLIEGEN

22. DRUKMETING THEORIE VAN HET VLIEGEN

23. STROMING ROND EEN PROFIEL (vervolg) THEORIE VAN HET VLIEGEN

24. DRAAGKRACHT Afhankelijk van vijf factoren: 1. Luchtsnelheid V 2. Vleugeloppervlak S 3. Profieleigenschappen L = Cl x ½ ρV² x S Cl 4. Invalshoek α De liftformule 5. Luchtdichtheid ρ THEORIE VAN HET VLIEGEN

25. Drukweerstand Profielweerstand D= Cd x ½ ρV² x S Wrijvingweerstand PROFIELWEERSTAND THEORIE VAN HET VLIEGEN

26. Laminair profiel Grootste dikte verder naar achteren Bollere onderzijde Omslagpunt verchuift naar achteren LAMINAIR PROFIEL Gewoon profiel THEORIE VAN HET VLIEGEN

27. LAMINAIR PROFIEL 2 THEORIE VAN HET VLIEGEN

28. AERODYNAMICA 3D Definities en begrippen THEORIE VAN HET VLIEGEN

29. AERODYNAMICA 3D Definities en begrippen (vervolg) THEORIE VAN HET VLIEGEN

30. DE VLEUGEL IN EEN LUCHTSTROMING THEORIE VAN HET VLIEGEN

31. DE VLEUGEL IN EEN LUCHTSTROMING: Tipwervels THEORIE VAN HET VLIEGEN

32. DE VLEUGEL IN EEN LUCHTSTROMING: Tipwervels (2) THEORIE VAN HET VLIEGEN

33. GEINDUCEERDE WEERSTAND = de tol die we moeten betalen voor het produceren van lift (lift induced drag) Ontstaat door tip omstroming Winglets kunnen dit « lek » verminderen Geïnduceerde weerstand is minimaal als: 1. De draagkracht verdeling ellipsvormig is 2. De vleugelslankheid groot is 3. De invalshoek klein, dus als snelheid groot is THEORIE VAN HET VLIEGEN

34. WINGLETS ASW 28 THEORIE VAN HET VLIEGEN

35. WINGLETS (2) THEORIE VAN HET VLIEGEN

36. WEERSTANDSVORMEN Totale weerstand Vleugelweerstand Schadelijke weerstand Geïnduceerde weerstand Profiel weerstand Interferentie weerstand Rest weerstand Druk weerstand Wrijving weerstand Druk weerstand Wrijving weerstand Weerstand van alle delen v.h.vliegtuig behalve vleugel Di=Cdi ½ ρ V² S Dprofiel=Cdprof ½ ρ V² S THEORIE VAN HET VLIEGEN

37. WEERSTANDSVORMEN (vervolg) vliegsnelheid weerstand snelheidspolaire daal snelheid Geïnduceerde weerstand Profiel weerstand Schadelijke weerstand THEORIE VAN HET VLIEGEN

38. INTERFERENTIE WEERSTAND Extra weerstand als gevolg van onderlinge beïnvloeding van de luchtstromingen over de diverse onderdelen THEORIE VAN HET VLIEGEN

39. TOTALE WEERSTAND Minimum dalen bij minimale totale weerstand, dus als: Geïnduceerde weerstand gelijk is aan schadelijke weerstand THEORIE VAN HET VLIEGEN

40. GEVOLGEN VAN OVERTREK 1. Afname van de draagkracht 2. Sterke toename van de weerstand 3. Verandering van de « aerodynamische momenten » 4. Schudden van het vliegtuig en/of stabilo THEORIE VAN HET VLIEGEN

41. INVLOED VAN DE VLEUGELVORM OP DE PLAATS VAN OVERTREK Wrong of tipverdraaiing THEORIE VAN HET VLIEGEN

42. BEINVLOEDING VAN DRAAGKRACHT EN WEERSTAND Prestatiezweefvliegtuigen hebben welvingskleppen (flaps) THEORIE VAN HET VLIEGEN

43. INVALSHOEKVERANDERING BIJ KLEPUITSLAG Koorde α1 Luchtstroming Koorde α2 Luchtstroming Welvingskleppen veranderen het profiel (de welving) en daarmee de instelhoek THEORIE VAN HET VLIEGEN

44. BEINVLOEDING VAN DRAAGKRACHT EN WEERSTAND (vervolg) 1. Duikremkleppen 2. Spoilers THEORIE VAN HET VLIEGEN

45. Einde eerste deel. THEORIE VAN HET VLIEGEN

46. THEORIE VAN HET VLIEGEN

47. THEORIE VAN HET VLIEGEN 1. Aerodynamica (stromingsleer) Krachten en momenten t.g.v. omstromende lucht 2. Vliegmechanica Beweging van het vliegtuig o.i.v. bovengenoemde krachten 2a. Prestatieleer Beweging van het vliegtuigzwaartepunt 2b. Vliegeigenschappen Beweging om het vliegtuigzwaartepunt THEORIE VAN HET VLIEGEN

48. VLIEGMECHANICA • Vliegeigenschappen Studie van de beweging van het zwaartepunt, o.i.v. zwaartekracht en aerodynamische krachten • Studie van vliegtoestanden in • Stationaire vlucht • Rechtlijnige vlucht • Symmetrische vlucht • Slippende vlucht • Prestatieleer Resultaat: prestaties in stationaire rechtlijnige vlucht en bochten • Resultaat: • Krachten- en momenten evenwicht • Stabiele evenwichtstoestand • Gemakkelijk gewenste beweging instellen en handhaven THEORIE VAN HET VLIEGEN

49. KRACHTEN EVENWICHT G1 G2 G THEORIE VAN HET VLIEGEN

50. HOEKEN THEORIE VAN HET VLIEGEN