Az aerodinamika.

Az előadások a következő témára: "Az aerodinamika."— Előadás másolata:

1 Az aerodinamika

2 A légáramlás és a levegőben történő mozgás tudománya
A légáramlás és a levegőben történő mozgás tudománya. Más gázokra is alkalmazható, és része az általánosabb érvényű hidrodinamikának. Az aerodinamikai elvek megmagyarázzák a repülés jelenségét. A repülőgép szárnyának alakja és irányítottsága (görbült felső felület, lefelé döntött szárnyhelyzet) következtében a szárny fölötti levegő gyorsabban halad, és így alacsonyabb nyomású (a Bernoulli-törvény következtében). A nyomáskülönbség felhajtóerőt biztosít. Az így nyerhető felhajtóerő növekszik a szárny hosszúságával (fesztávolságával), de csökken a repülési magassággal. A repülőgép mozgása a levegőben olyan erőt kelt, ami fékezőleg hat. Ez a közegellenállás, ami függ a repülőgép méretétől és alakjától. A repülőgép felülete mentén a súrlódás hátráltatja a légáramlást; az így létrejövő fékezőhatás a súrlódási közegellenállás. Ez felmelegedést okoz, ami néha szélsőségesen nagy mértékű lehet, mint pl. az űrjárművek visszatérésénél. A súrlódásból eredő veszteségek növekednek a szárnyfelület és a sebesség növekedésével és csökkennek a repülési magasság növekedésével.

3

4 A hang terjedésisebessége (Ma=1, kb
A hang terjedésisebessége (Ma=1, kb. 331,5 m/s) fölötti sebességeknél a levegőt már nem lehet összenyomhatatlannak tekinteni, és így más szabályok lépnek érvénybe, ezeket tárgyalja a szuperszonikus aerodinamika. A hangsebesség elérésekor a repülőgép átlépi a "hanghatárt", ami a közegellenállás rendkívüli növekedésével jár együtt. A szuperszonikus légellenállást csökkenteni lehet vékony, hátrafelé hajtott szárnyakkal, amely a katonai vadászgépekre jellemző. A hangsebesség átlépésekor a repülőgépek hangrobbanásokat keltenek; ezek a gépet körülvevő levegőben keletkező nagy sűrűségű lökéshullámok, amelyek azért jönnek létre, mert a repülőgép megelőzi saját hanghullámát, miközben új hanghullámokat is kelt.

5

6 A légi járművekre ható közegellenállás megnöveli az üzemanyag-fogyasztást. Az épületek és a hidak a szél hatására kilenghetnek. Ezek a hatások - amelyeket figyelembe kell venni a tervezéskor - minimalizálhatók a légáramlás felől nézett alak helyes kialakításával. A szélcsatornák lehetővé teszik, hogy a méretarányosan kicsinyített modelleket szimulált légköri jelenségeknek tegyék ki, és így a tervezett forma aerodinamikai tulajdonságai meghatározhatók. Különösen fontosak a rendellenes légáramlási jelenségek, pl. a turbulencia és az örvények.

7

8 Kísérletek

9 Egyensúlyozzunk ki mérlegen egy ferde helyzetű merev lapot, majd helyezzük vízszintes áramlásba (V.66. ábra)! (Megfelelő légáram létrehozására legalkalmasabb egy szélcsatorna, de próbálkozhatunk egy nagyobb teljesítményű porszívóval is.)    A mérleg egyensúlya a nyíl irányában megbomlik - jelezve ezzel, hogy a lapra emelőerő is hat. A lapot a vízszinteshez képest különböző  szögű helyzetbe állítva, a mérleg egyensúlyi helyzetének visszaállításával kimérhetjük, hogy hogyan függ az emelőerő a dőlésszögtől.

10 Végezzük el a kísérletet egy Zsukovszkij-profillal is (V. 67. ábra)
Végezzük el a kísérletet egy Zsukovszkij-profillal is (V.67. ábra)! A kísérlet mutatja, hogy a Zsukovszkij-profilra sokkal nagyobb emelőerő hat, mint a sima lapra. Megállapítható az is, hogy a Zsukovszkij-profilra még kis negatív dőlésszögek esetén (-2, -5°) is hat emelőerő.

11 Az emelőerő és a közegellenállási erő együttes mérése
A közegellenállási erő és a felhajtóerő viszonya fontos jellemzője a repülőgépeknek, ill. repülőgép szárnyaknak. Az V.68. ábrán látható ún. kétkomponensű mérleggel a két erőt egyszerre mérhetjük. A mérleg egy mind vízszintes, mind függőleges tengely körül könnyen elforduló rúdból, valamint az ehhez rögzített erőmérőkből áll.     A vizsgált testeket a tengelyhez pl. a kísérletben leírt módon rögzíthetjük.     Az eszközzel végzett kísérletek mutatják, hogy az emelőerő/közegellenállási erő arány a Zsukovszkij- profilra vonatkozóan a legnagyobb