رابطه بین کشش ایرودینامیکی و وزن چیست؟

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 3268

سپاس: 5491

جنسیت:

تماس:

رابطه بین کشش ایرودینامیکی و وزن چیست؟

پست توسط rohamavation »

در حالی که اصطکاک یک بیان فیزیکی کلی است، کشش وسیله نقلیه را می توان به عنوان اصطکاک بین چرخ محرک و سطح جاده تعریف کرد. «کشش اصطکاک بین چرخ محرک و سطح جاده است.با اصطکاک، توانایی چسبیدن به یک سطح. کشش - توانایی کشیدن یا کشیدن چیزی در کنار آن. در اصل GRIP فقط توانایی چسبیدن به چیزها است. در حالی که TRACTION مقاومت در برابر لغزش است
وزن نیرویی است که هواپیما را در اثر گرانش به پایین می کشد. برای اینکه هواپیما از زمین خارج شود، هواپیما باید از طریق نیروی بالابر بر وزن خود غلبه کند. هر چه هواپیما جرم بیشتری داشته باشد، برای بلند شدن از زمین باید نیروی بالابر بیشتری تولید کند.هنگامی که هواپیما در حال پرواز مستقیم و هم سطح با سرعت ثابت است، بالابری که ایجاد می کند وزن آن را متعادل می کند و نیروی رانشی که ایجاد می کند نیروی کشش آن را متعادل می کند. با این حال، این توازن نیروها با بالا و پایین رفتن هواپیما، با افزایش سرعت و کاهش سرعت و با چرخش تغییر می کند.کشش جزء نیروی آیرودینامیکی موازی با باد نسبی است. وزن نیرویی است که از مرکز جرم هواپیما به سمت مرکز زمین به سمت پایین هدایت می شود.درگ ناشی از اصطکاک و اختلاف فشار هوا است. به عنوان مثال، دست خود را از پنجره ماشین در حال حرکت بیرون می آورید و احساس می کنید که آن را به عقب می کشد. وزن نیروی ناشی از گرانش است.هنگامی که وزن هواپیما افزایش می‌یابد، باید با زاویه حمله بالاتری پرواز کند تا بالابر بیشتری ایجاد کند و با افزایش وزن هواپیما مخالفت کند. این امر هم کشش ایجاد شده توسط بال ها و هم کشش کلی انگل هواپیما را افزایش می دهد.اگر بالابر بیشتر از وزن شما باشد، هواپیما به سمت بالا جابجا می شود. اگر نیروی رانش بیشتر از درگ باشد، هواپیما سرعت خود را افزایش می دهد و متعاقباً، اگر کشش بیشتر از رانش باشد، سرعت شما کاهش می یابد. بالابر نیرویی است که با وزن یک جسم مقابله می کند تا آن را در هوا نگه دارد.رانش نیرویی است که ماشین پرنده را در جهت حرکت به حرکت در می آورد. اما درگ نیرویی است که برخلاف جهت حرکت عمل می کند. رانش و کشش مانند متضاد هستند: آنها هواپیما یا هر جسم پرنده را در جهت مخالف هل می دهند. تراست برای حرکت یا افزایش سرعت هواپیما استفاده می شود.در یک هواپیما 4 نیرو وارد میشه گرانش یا وزن - نیرویی که هواپیما را به سمت زمین می کشد. وزن نیروی گرانشی است که به سمت پایین بر هر چیزی که وارد هواپیما می شود، مانند خود هواپیما، خدمه، سوخت و محموله، وارد می شود.
لیفت - نیرویی که هواپیما را به سمت بالا هل می دهد. لیفت به صورت عمودی عمل می کند و اثرات وزن را خنثی می کند.
تراست - نیرویی که هواپیما را به جلو می برد. تراست نیروی رو به جلو تولید شده توسط موتورها است که بر نیروی پسا غلبه می کند.
کشیدن - نیرویی که یک عمل ترمز برای عقب نگه داشتن هواپیما اعمال می کند. درگ یک نیروی بازدارنده به عقب است و به دلیل اختلال در جریان هوا توسط بال ها، بدنه و اجسام بیرون زده ایجاد می شود.تصویر
این چهار نیرو تنها زمانی در تعادل کامل هستند که هواپیما در حال پرواز مستقیم و بدون شتاب باشد.
نیروهای بالابر و پسا نتیجه مستقیم رابطه بین باد نسبی و هواپیما هستند. نیروی بالابر همیشه عمود بر باد نسبی عمل می کند و نیروی پسا همیشه موازی و در همان جهت باد نسبی عمل می کند. این نیروها در واقع اجزایی هستند که در نتیجه نیروی بالابر روی بال ایجاد می کنند.هوای روی جسمی که بالابر را تولید می کند، نیروی پسا نیز تولید می کند. کشیدن، مقاومت هوا در برابر اجسام در حال حرکت از طریق آن است. اگر هواپیما در مسیری هموار پرواز می کند، نیروی بالابر به صورت عمودی برای حمایت از آن و نیروی کشش به صورت افقی عمل می کند تا آن را عقب نگه دارد. مقدار کل پسا در یک هواپیما از نیروهای کششی زیادی تشکیل شده است، اما این کتابچه راهنما سه مورد را در نظر می گیرد: کشش انگل، کشش پروفایل و کشش القایی.تصویر
کشش انگل از ترکیبی از نیروهای کششی مختلف تشکیل شده است. هر جسم در معرض هوا در هواپیما مقاومت خاصی در برابر هوا ایجاد می کند و هر چه تعداد اجسام در جریان هوا بیشتر باشد، کشش انگل بیشتر می شود. در حالی که کشش انگل را می توان با کاهش تعداد قسمت های در معرض دید به تعداد کم و ساده کردن شکل آنها کاهش داد، اما کاهش اصطکاک پوست سخت ترین نوع کشش انگل است. هیچ سطحی کاملا صاف نیست. حتی سطوح ماشینکاری شده نیز هنگام بازرسی تحت بزرگنمایی ظاهری ناهموار دارند. این سطوح ناهموار هوای نزدیک سطح را منحرف می‌کنند و باعث مقاومت در برابر جریان هوای صاف می‌شوند. اصطکاک پوست را می توان با استفاده از روکش های صاف براق و از بین بردن سر پرچ های بیرون زده، زبری و سایر بی نظمی ها کاهش داد.
کشیدن نمایه ممکن است کشش انگل ایرفویل در نظر گرفته شود. اجزای مختلف کشش انگل همگی ماهیت مشابهی با کشیدن پروفایل دارند.عمل ایرفویل که بالابر ایجاد می کند نیز باعث درگ القایی می شود. به یاد داشته باشید که فشار بالای بال کمتر از فشار اتمسفر است و فشار زیر بال برابر یا بیشتر از فشار اتمسفر است. از آنجایی که سیالات همیشه از فشار بالا به سمت فشار پایین حرکت می کنند، یک حرکت گسترده هوا از پایین بال به سمت خارج از بدنه و به سمت بالا در اطراف نوک بال وجود دارد. این جریان هوا منجر به ریختن روی نوک بال می شود و در نتیجه گردابی از هوا به نام ورتکس ایجاد می شود.هوا در سطح فوقانی تمایل به حرکت به سمت بدنه و خارج شدن از لبه عقب دارد. این جریان هوا گرداب مشابهی را در قسمت داخلی لبه انتهایی بال تشکیل می دهد. این گرداب ها به دلیل تلاطم تولید شده، پسا را ​​افزایش می دهند و پسا القایی را تشکیل می دهند.
همانطور که لیفت با افزایش AOA افزایش می‌یابد، کشش ناشی از آن نیز با افزایش AOA افزایش می‌یابد. این به این دلیل رخ می دهد که با افزایش AOA، اختلاف فشار بین بالا و پایین بال بیشتر می شود. این باعث می‌شود که گرداب‌های خشونت‌آمیز بیشتری راه‌اندازی شود و در نتیجه آشفتگی بیشتر و درگ القایی بیشتر ایجاد شود.
با توجه به نوع هواپیما و رفع پیکربندی بال آن (فلپ ها، اسلت ها) و تعیین سرعت و ارتفاع آن و با فرض پرواز افقی، رابطه بین کشش آیرودینامیکی و وزن هواپیما چیست؟کشش اصطکاک تحت تأثیر زاویه تغییر حمله قرار نمی گیرد. این بدان معناست که در هواپیماهای سنگین تر، جداسازی جریان آغاز نمی شود.
L/D بهینه بال با تنظیم فلپ یکسان در هر دو حالت به دست می آید.
لیفت با زاویه حمله به صورت خطی تغییر می کند، بنابراین ضریب بالابر cL را می توان با حاصل ضرب شیب منحنی بالابر $c_{L\alpha}$ و زاویه حمله α بیان کرد.
وقتی زاویه حمله افزایش می‌یابد، از تغییر سهم نیروی رانش موتور غافل می‌شویم.
اکنون درگ D را می توان با این معادله بیان کرد:
$D = \frac{\rho\cdot v^2}{2}\cdot S\cdot\left(c_{D0}+\frac{(c_{L\alpha}\cdot\alpha)^2}{\pi\cdot AR\cdot\epsilon}\right)$
طبق تعریف بالا، عبارت $c_{D0}$ ثابت است، بنابراین تغییر در درگ بین هواپیمای سبک تر (شاخص 1) و هواپیمای سنگین تر (شاخص 2) خواهد بود.
$\Delta D = \frac{\rho\cdot v^2}{2}\cdot S\cdot\frac{c_{L\alpha}^2\cdot\left(\alpha_2^2-\alpha_1^2\right)}{\pi\cdot AR\cdot\epsilon}$
برای بیان این اختلاف پسا ΔD بر حسب جرم هواپیما، ضریب بالابر $c_L$ را $\frac{2\cdot m\cdot g}{\rho\cdot v^2\cdot S}$ بنویسید:
$\Delta D = \frac{g\cdot\left(m_2^2-m_1^2\right)}{\pi\cdot AR\cdot\epsilon}$
نمادهای دیگر عبارتند از:
ρ چگالی هوا
v سرعت
سطح بال S
cD0 ضریب پسا بالابر صفر
π 3.14159…
نسبت ابعاد AR بال
ϵ عامل اسوالد بال
g شتاب گرانشی
کشش چقدر بیشتر خواهد بود؟
درگ با مربع افزایش جرم افزایش می یابد. شیب این افزایش به بارگذاری دهانه هواپیما بستگی دارد.
توان چه خواهد بود؟
آیا آیرودینامیک در فرآیند طراحی برای هواپیماهای نیمه بار بهینه شده است؟
نه، همیشه برای هواپیماهای با بار کامل، زیرا بارهای سبک تر را می توان بسیار بهتر از بارهای بالاتر تحمل کرد. با این حال، از آنجایی که سوختن سوخت در طول زمان باعث تغییر در جرم هواپیما می‌شود، آیرودینامیک باید در محدوده‌ای از ارتفاعات کار کند.
این چگونه به مصرف سوخت ترجمه می شود، مثلاً در 40000 فوت با سرعت های معمول؟
کشیدن با رانش جبران می‌شود، بنابراین برای غلبه بر درگ بالاتر به نیروی رانش بیشتری نیاز دارید. مصرف سوخت به صورت خطی افزایش می یابد، اما از آنجایی که کروز در ارتفاع 40000 فوتی به این معنی است که هواپیما سبک است و موتورها نزدیک به حداکثر نیروی رانش پایدار خود کار می کنند، افزایش جرم تا 30 درصد غیرممکن است. برای یک نتیجه عملی، هواپیماهای سنگین‌تر با همان زاویه حمله و سرعت پرواز می‌کنند، اما در ارتفاع پایین‌تری پرواز می‌کنند، جایی که هم افزایش نیروی بالابر و هم افزایش نیروی رانش موتور را می‌توان با چگالی هوای بیشتر فراهم کرد.hope I helped you understand the question. Roham Hesami, sixth semester of aerospace engineering
smile072 smile072 رهام حسامی ترم ششم مهندسی هوافضا
تصویر

ارسال پست