تاثیر طول کورد بر طراحی بال

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamjpl

نام: roham hesami

محل اقامت: Tehran -Qeytariyeh, Ketabi Street, 8 meters from Saba

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 432

سپاس: 210

جنسیت:

تماس:

تاثیر طول کورد بر طراحی بال

پست توسط rohamjpl »

تغریف اکورد بال وتر ایرفویل
وتر ایرفویل خطی است که لبه حمله و لبه فرار آن را به یکدیگر متصل می‌کند. در واقع این عبارت، فاصله مستقیم بین لبه حمله و لبه فرار ایرفویل‌ها را نشان می‌دهد. این طول کاربرد بسیار زیادی در توربوماشین‌ها و علم هوافضا دارد. برای مثال در این مسائل از طول وتر ایرفویل برای تعریف عدد رینولدز به شکل زیر استفاده می‌شود.
در این رابطهLطول وتر ایرفویل را نشان می‌دهد و ρ ،V و μ نیز به ترتیب نمایش دهنده سرعت جریان ورودی، چگالی و ویسکوزیته هستند $ Re = ρ v L / μ$
سر خط کشش از لبه بال به موازات لبه فرار به مرکزی است.
تغییرات مختلفی برای توصیف آکورد کل بال وجود دارد.تصویر
میانگین آیرودینامیک وتر
به عنوان تعریف با مختصات در امتداد بال و وتر در . برای بال های جارو شده یا دلتا این وتر معادل بال مستطیل را می دهد و برای قرار دادن مرکز ثقل برای پایداری مهم است.
نسبت ابعاد ، نسبت مبتنی بر دهانه و وتر بالهای هواپیما است. طول طول بال به بال اندازه گیری های نوک بال است. وتر از 'عمق' بال از لبه به لبه فرار، اندازه گیری در یک خط مستقیم است.
از آنجا که تعداد بسیار کمی از هواپیماها دارای فرم وتر ثابت هستند ، این امر برای محاسبه به فرمولی بسیار زیبا احتیاج دارد ، بنابراین ما می توانیم به طور موثر وتر را متوسط ​​کنیم:$ AR=\frac{b^2}{S}$
AR= نسبت ابعاد B= بالهای بال S= مساحت بال
$\frac2 S \int_0^{\frac b 2} c(y)^2 dy$ ، نسبت ابعاد بر اساس نقش یا نیاز هواپیما انتخاب می شود. نیاز به چابکی ، و همچنین نیاز به فشردگی ، نسبت ابعادی کم را القا می کند. در هر دو مورد ، هواپیماهای جنگنده و هواپیماهای بوش از چابکی و اندازه کوچک بهره مند می شوند. نسبتهای ابعادی بالا کارایی کروز بسیار خوبی را ارائه می دهند اما می توانند از ویژگیهای فرود ضعیف باشند (کشیدن زیاد در سرعتهای پایین یا زاویه حمله بالا به دلیل وجود ناحیه فرونتال) که غالباً توسط دستگاههای بالابرنده مانند فلپ و لتها جبران می شوند.تصویر
نسبت ابعاد یک بال باعث تغییر در کشش ناشی از آن نمی شود. افزایش دهانه
ضریب درگ ناشی از یک جناح ، و این به نظر می رسد نشان می دهد که نسبت بزرگتر AR به کشیدن ناشی از کاهش ضریب . اما فقط در همان ضریب بالابر$c_{Droham} = \frac{c_L^2}{\pi\cdot AR\cdot\epsilon} $
حال بیایید به اعداد واقعی نگاه کنیم و دو بال یک بازه ، اما نسبت های متفاوت را با هم مقایسه کنیم. برای سادگی ، بال 1 دارای AR 5 و بال 2 دارای AR 10 است. بیایید فرض کنیم که هر دو بال جرم یکسانی دارند. از آنجا که دامنه هر دو بال یکسان است ، بال 1 دو برابر بال بال دارد. برای ایجاد بالابر یکسان ، بال 1 فقط به نیمی از بالابر در هر منطقه نسبت به بال 2 نیاز دارد! این بدان معناست که آن فقط نیمی از بال 2 است و اکنون اجازه می دهد دوباره کشش ناشی از آن را بررسی کنیم:$D_roham = q_\infty\cdot S\cdot c_{Di} $
بال 1$ D_{roham_1} = q_\infty\cdot S_1\cdot\frac{c_{L_1}^2}{\pi\cdot AR_1\cdot\epsilon}$

بال 2: $ D_{roham_2} = q_\infty\cdot S_2\cdot\frac{c_{L_2}^2}{\pi\cdot AR_2\cdot\epsilon} = q_\infty\cdot 0.5\cdot S_1\cdot\frac{4\cdot c_{L_1}^2}{\pi\cdot 2\cdot AR_1\cdot\epsilon} = D_{i_1}$
من دانشجوی جدید هواپیمایی هستم و روز دیگر در مورد کشش القایی می خواندم. من می دانم که در نتیجه گرداب های نوک تولید می شود و هرچه نسبت ابعاد هواپیما بیشتر باشد ، نیروی کشش ناشی از آن کمتر است. اما وقتی که به معادله نیرو رسید ، برابر است با:$D_i = \frac{1}{2}\rho V^2 S \frac{C_L^2}{\pi AR \epsilon} $اگر نسبت ابعاد AR را با$\frac{b}{c} $ جایگزین کنیم و منطقه S را bc قرار دهیم ، مدت دهانه لغو می شود و کشش ناشی از آن فقط تحت تأثیر وتر قرار می گیرد.نسبت AR می تواند به عنوان $\frac{b}{c}$ نوشته شود که برابر با $\frac{b^2}{S} $ است.
قبل از شروع به تعویض ، توجه داشته باشید که CL به سطح بال بال S نیز بستگی دارد.$L = \frac{1}{2}\rho V^2 C_L S $جایگزینی همه اینها در بازده فرمول کششی:$ D_i = \frac{1}{2}\rho V^2 S \frac{C_L^2}{\pi AR \epsilon} =
\frac{L^2}{\frac{1}{2}\rho V^2 S \pi AR \epsilon} = \frac{L^2}{\frac{1}{2}\rho V^2 \pi b^2 \epsilon}$
این به نوعی با نسبت نسبت بر نیروی کشش ناشی از آن تناقض دارد ، نه؟
اگر هر دو بازده یکسانی داشته باشند ، کشش القایی هر دو در یک بالابر یکسان است. برای کاهش کشش ناشی از آن ، بدون توجه به نسبت ابعاد ، به افزایش دامنه نیاز دارید.ϵ
با این حال ، یک بال نسبت بالاتر دارای مزایایی است:
سطح سطح پایین به معنای کشش اصطکاک کمتر است
سطح پایین تر نیز به معنی جرم کمتری است ، حداقل در نسبت های نسبت متوسط.
لحظه های کوچک تر صدا کردن ، نیاز به هواپیمای دم کوچکتر
اول ساختاری است. نیروهای خمشی مرتبط با بالهای بسیار خوب بسیار افراطی هستند و مواد مورد نیاز کاملاً در فضا قرار دارند. برای نمونه هایی از این موارد ، از گلایدرهای با عملکرد بالا یا در انتهای دیوانه ، هواپیماهای خورشیدی یا مجهز به انسان دیدن کنید. انجام این کار در اندازه هواپیمای مسافربری فقط سخت است.
دلیل دوم عملی تر است: . بال با نسبت ابعاد فوق العاده نسبت به بقیه هواپیماها یک فضا را اشغال می کند.
اگر آکورد را افزایش دهید ، بالابر تقریباً به صورت خطی بالا می رود و پایداری کاهش می یابد ، زیرا اکنون نیروی بال بال دارای بازوی اهرم بلندتری در جهت جریان است. با افزایش آکورد ، نسبت ابعاد را کاهش می دهید ...چند نکته وجود دارد که من نمی فهمم ، اما من فکر می کنم آنها احتمالاً کاملاً به هم ربط دارند ، بنابراین من قصد دارم با هم از آنها بپرسم.
اولاً ، نسبت ابعاد بال چیست؟ آیا این اشاره به میزان بروز بال است و اینکه چگونه یک بال بلندتر به معنای آن است که درصد بیشتری از بدنه بدنه توسط بال پوشانده شده است (همانطور که از جلو دیده می شود)؟ یا من دور از علامت هستم؟ثانیا چرا افزایش طول وتر باعث کاهش پایداری بال می شود؟ به نظر من بال طولانی تر به معنای پایدارتر بودن صنعت است زیرا جریان هوا برای مدت طولانی تری مجبور به خط می شود.
در آخر ، این همه مربوط به نحوه در نظر گرفتن طول وتر در هنگام طراحی بال است. آیا فاکتورهای دیگری با محوریت آکورد وجود دارد که باید هنگام طراحی بال در نظر گرفته شود؟
در طول طراحی ، طول وتر نتیجه دهانه بال و مساحت بال خواهد بود ، زیرا این دو مورد همان چیزی است که طراح می خواهد تنظیم کند. به عبارت دقیق تر ، او سعی می کند بارگذاری بال مشخصی را تنظیم کند ، تلاش می کند تا مساحت (و وزن) بال را به حداقل برساند به طوری که بال در همه موارد طراحی ، فقط به اندازه کافی بالابر برای جرم هواپیما ایجاد کند. برخاست ، حداکثر ارتفاع و حداقل شعاع چرخش کلاسیک هایی است که حداقل مساحت بال را هدایت می کند.
اکنون روی نسبت ابعاد تمرکز خواهم کرد . هرچه نسبت ابعاد بیشتر باشد ، نوک بال کمتر بر جریان هوا در اطراف بال تأثیر می گذارد. این به این معنی است که بال برای یک زاویه حمله مشخص ، بلند کردن بیشتری ایجاد می کند ، اما همچنین زاویه اصطکاک ایستادن ، پایین تر است. نسبت دهانه بال به جرم هواپیما (که بارگذاری دهانه نامیده می شود) نیروی محرکه کشش القایی است. با این حال ، دامنه و نسبت ابعاد نیز باعث ایجاد جرم ساختاری بال می شود ، بنابراین شما باید یک سازش صحیح بین کشش ناشی از کم و جرم کم بال پیدا کنید.کشش القایی چیست؟ این نتیجه ایجاد لیفت در یک بازه محدود است. بال با انحراف هوا به سمت پایین باعث ایجاد لیفت می شود. این به تدریج بر روی آکورد بال اتفاق می افتد ، و یک نیروی واکنش را به صورت متعامد نسبت به سرعت محلی هوا ایجاد می کند. این بدان معنی است که نیروی واکنش به سمت بالا و کمی به عقب نشان داده شده است. این مولفه رو به عقب کشش القایی است! بال هرچه عرض بیشتری داشته باشد ، می توان از هوا بیشتری برای ایجاد بالابر استفاده کرد ، بنابراین به انحراف کمتری نیاز است. در نتیجه ، شیب عقب نیروی واکنش کوچکتر است و در نتیجه کشش کمتری برای همان بالابر ایجاد می شود.
اگر سریع پرواز کنید ، توده هوا زیادی در واحد زمان از کنار بال جریان دارد ، بنابراین باید هوا را فقط کمی منحرف کنید. درگ ناشی از شما کم است. به همین دلیل است که کشش القایی با سرعت هوا معکوس تغییر می کند.تصویر
اکنون می دانید که برای سرعت بالا در چگالی زیاد ، کشش ناشی از آن مهم نیست. اگر هواپیمای تهاجمی را طراحی کنید که باید در ارتفاع کم پرواز کند ، نسبت ابعادی کم به شما کمک می کند: افزایش بالابر به دلیل برخورد با هوا ، نسبت به بال با نسبت ابعاد بالا ، کوچکتر است و کشش ناشی از آن قابل کنترل است.
تغییرات شیب منحنی بالابر با نسبت ابعاد در جریان صوت در نمودار ساده زیر نشان داده شده است. برای یک بدن باریک (نسبت ابعاد ≈ 0) ، شیب ضریب بالابر cL در زاویه حمله $c_{L\alpha} = \frac{\pi \cdot AR}{2} $ است. لطفا توجه داشته باشید که خط قرمز فقط برای AR = 0 معتبر است! سپس شیب منحنی لیفت تا$c_{L\alpha} = 2\cdot\pi $ برای $ AR = \infty$ افزایش می یابد (و ضخامت ورق هوا صفر و بدون اثر اصطکاک) ، همانطور که توسط خط آبی نشان داده شده است.$AR=\frac{b^2}{S} $در اینجا b دهانه بال است و S منطقه بال است. برای بال مستطیلی که همان دهانه تا وتر است. با استفاده از ناحیه در مراحل جانبی تعریف ، نیاز به تعریف وتر متوسط ​​برای اشکال پیچیده تر بال است.
برخی از خصوصیات بال به مساحت آن بستگی دارد در حالی که سایر موارد به دهانه بستگی دارد:
آسانسور متناسب با مساحت و مربع سرعت مشخص شده (فشار دینامیکی) است.
کشش القایی با دهانه معکوس و با سرعت نشان داده شده معکوس است.
کشیدن فرم متناسب با دهانه ، ضخامت و مربع سرعت مشخص شده است.
کشیدن پوست متناسب با مساحت و مربع سرعت مشخص شده است.
کشش موج متناسب با دهانه ، ضخامت و به سرعت بالاتر از تعداد واگرایی کشش است.
قدرت با دهانه متناسب عکس است. زاویه حمله $F = C_L\rho U^2S\sin({\alpha + \beta}) $
برای هر بال سرعت (مشخص شده) وجود دارد که بال در آن کارآمدتر است زیرا کشش القا شده در حال حاضر کاهش یافته و سایر اشکال کشش هنوز خیلی بزرگ نشده اند.
از آنجا که کشش القایی با دهانه کاهش می یابد ، بالهای با نسبت ابعاد بالا در سرعتهای پایین نقطه بهینه دارند و کشش کلی آنها در این سرعت به طور کلی کمتر است. به همین دلیل گلایدرها دارای بالهایی با نسبت ابعاد بسیار بالا (بسیار بلند) هستند. همانطور که سایر اشکال کشش با دهانه افزایش می یابد ، برای سرعت های بالاتر ، به خصوص مافوق صوت ، نسبت ابعاد پایین تر بهتر است.
توجه داشته باشید که تمام سرعتها سرعت نشان داده شده است. سرعت نشان داده شده فشار دینامیکی است که با سرعتی که در سطح دریا اتفاق می افتد بیان می شود. اما با کاهش چگالی با ارتفاع ، سرعت نشان داده شده نیز کاهش می یابد. بنابراین جت های حمل و نقل با سرعت متوسط ​​نشان می دهند و می توانند بالهای نسبت ابعادی بالایی داشته باشند. $F = \frac{1}{2}Ac_a\rho v^2 $ و$A = w l \sin(\alpha\frac{\pi}{180}) $
رابطه ضریب درگ و لیفت $ C_D = C_{D_{min}} + \frac{{C_L}^2}{\pi \cdot AR \cdot e}$ وفتی $L = C_L \cdot \frac{\rho}{2} \cdot v^2 \cdot A $ و برای درگ $D = C_D \cdot \frac{\rho}{2} \cdot v^2 \cdot A $ برای پرواز باید 1
اگر وحدت نیروها پرواز هواپیما را برای شما کنترل می کند ، پس باید هر نیرو را در نقطه هواپیمایی که تولید می شود ، اعمال کنید. به عنوان مثال برای بال های خود ، نیروی بالابری هر بال را در مرکز جرم آن بال اعمال کنید. نیرو را در مرکز جرم کل هواپیما وارد نکنید. به این دلیل که وحدت فقط می تواند گشتاور صحیح را از این طریق محاسبه کند.$ \sum{F}_x=m\,a=F-R-W\tag 1$ رانش و همچنین $ \sum{F}_y=N+A-m\,g=0\tag 2$
و داریم $R=\mu\,N $و $ W=\frac{1}{2}c_W\,\rho\,S\,v^2$ و لیفت هم $ A=\frac{1}{2}c_A\,\rho\,S\,v^2$ خوب داریم $N=m\,g-A=m\,g-\frac{1}{2}c_A\,\rho\,S\,v^2 $ ومن n=0 دارم$v_S^2=\frac{2m\,g}{c_{AS}\,\rho\,S} $ با توجه به روابط اول دارم $m\,a=F-R-W=F-\mu\left(m\,g-\frac{1}{2}c_A\,\rho\,S\,v^2\right)
-\frac{1}{2}c_W\,\rho\,S\,v^2 $ توجه کنید من به رابطه $a(v)=\frac{c_R\,\rho\,S}{2m}\left(\underbrace{2\frac{F-\mu\,m\,g}{c_R\,\rho\,S}}_{v_E^2}-v^2\right) $ با توجه $c_R=c_W-\mu\,c_A $ رسیدمپس برای تیک اف من به فاصله $ roham_S=\int_{0}^{v_S}\,\frac{v\,dv}{a(v)}=-\frac{m}{c_R\,\rho\,S}\ln\left(1-\frac{v_S^2}{v_E^2}\right)$ نیاز دارمتصویر
تصویر

ارسال پست