זווית התקפה מישרה ואופקית לנסיקה

[eitankeren1]

זווית התקפה מישרה ואופקית לנסיקה

השאלה היא: האם כשמטוס עובר מטיסה ישרה ואופקית ב-90 קשר לנסיקה ב-65 משתנה זווית ההתקפה כאשר המטוס מתמיד בנסיקה? האם נכון להגיד שכוון או זווית זרימת האוויר לעבר הכנף בנסיקה, תלוי בשעור הנסיקה של המטוס? (ברור שהאוויר מגיע בזווית מעל האופק). תודה רבה.

 

[אלבטרוס1]

זווית התקפה בנסיקה

זוית ההתקפה, כידוע, היא הזווית בין מיתר הכנף לבין כיוון זרימת האוויר. הגורם המרכזי בקביעת כיוון זרימת האוויר (במרחב) הוא כיוון הטיסה, ולכן בנסיקה כיוון זרימת האוויר הוא הכיוון ההפוך לכיוון הטיסה כלומר כלפי מטה ביחס למיתר הכנף. ומה בכל זאת קובע את זווית ההתקפה? הטייס כמובן בעזרת הגה הגובה. זווית ההתקפה נוצרת בשביל ליצר כוח עילוי אשר יאזן את משקל המטוס. ובגלל שאנחנו טסים בזוויות טיפוס והנמכה קטנות אזי זווית ההתקפה בטיסה ללא תמרון, תהיה בהתאם למהירות הטיסה (בריבוע). ככל שנטוס לאט יותר כך תהיה זווית ההתקפה גדולה יותר עם השפעה זניחה של זווית הטיפוס \ הנמכה. למעשה אם ניקח את השפעת זווית הטיפוס\הנמכה אזי זווית ההתקפה בטיסה ב65 קשר בטיפוס תהיה קטנה יותר מזווית ההתקפה באותה המהירות בטיסה אופקית. בכל מקרה לכל צורך ועניין מעשי במטוסים קלים זווית ההתקפה תלויה בריבוע המהירות, במשקל המטוס ובספרת העומס (g) בתמרון.

 

[אלי חיים]

בקשת הבהרה

על איזו נוסחה אתה מסתמך כשאתה אומר שזוית ההתקפה תהיה בהתאם למהירות הטיסה בריבוע? ומאיפה המסקנה שבטיפוס זוית ההתקפה נמוכה יותר מאשר בישרה ואופקית?

 

[טל ר]

ניסיון להסבר

מאחר ובזויות התקפה קטנות מהזוית הקריטית מקדם העילוי עולה עם זוית ההתקפה, מאחר והעילוי פרופורציוני (בין השאר) למקדם העילוי ולמהירות בריבוע, ומאחר והעילוי בטיפוס קטן מהעילוי באפקית וישרה (עקב הרכיב המאונך של הדחף), נובע כי בטיפוס מקדם העילוי יהיה קטן יותר מאשר באפקית וישרה באותה מהירות ואותו גובה צפיפות, ולכן גם זוית ההתקפה תהיה קטנה יותר. טל.

 

[xb70]

כמעט

העילוי בנסיקה לא קטן בגלל רכיב הדחף. רכיב הדחף הוא בקרוב טוב בכיוון הטיסה (בהנחת ז.ה. קטנה וציר דחף מקביל לציר האורך של המטוס) ולכן ניצב לעילוי (שמצידו תמיד ניצב לכיוון הטיסה), גם בי"א וגם בנסיקה. מה שכן, בנסיקה, רכיב של המשקל נישא ע"י הדחף ולכן נדרש קצת פחות עילוי. o o /_\

 

[טל ר]

פה נשאלת השאלה מה זה "אנכי"

כוונתי במילה "אנכי" היתה "מקביל לכוח הכובד" (ולא "מקביל לעילוי"). טל.

 

[xb70]

טוף, ומה עם הגרר בכיוון זה בנסיקה?

 

[טל ר]

צודקת

 

[קורן בן אשר]

להוסיף שמן למדורה?

המסקנה הסופית נכונה: אם שומרים על המהירות בטיפוס, מקדם העילוי באמת קטן יותר מבטיסה ישרה ואופקית. באופן כללי, אותו עילוי אפשר לקבל ע"י קומבינציות שונות של מהירות וזויות התקפה. אם מוותרים על האילוץ של שמירת המהירות, כדי לפתור את הבעיה צריך להוסיף משוואת מומנטים לחגיגה. מסקנה מעניינת היא, שאם ציר הדחף עובר דרך מרכז הכובד (כלומר פתיחת המנוע לא משנה את הקיזוז), אזי פתיחת מנוע בטיסה ישרה ואופקית לא תשנה את זוית ההתקפה, המטוס ימשיך לטפס באותה זוית התקפה אך במהירות נמוכה יותר.

 

[xb70]

קח עוד קצת שמן ../images/Emo13.gif

גם אם ציר הדחף עובר דרך מרכז הכובד פתיחת מנוע תשנה את מצב הקיזוז מטעמי יותר פו על המייצב וההגה (אנחנו בפרופ'ים, כן?). o o /_\

 

[nadaveiron]

זה שמן מהנדסים ../images/Emo8.gif

שמן טייסים הוא המקרה ההפוך - יש"א, לא נוגעים בהגאים ומורידים כח. ע"פ אותו נמוק, ז.ה. צריכה להשמר והמטוס אמור לעבור להנמכה במהירות נמוכה יותר אבל בפועל הוא יעבור להנמכה במהירות גבוהה יותר, כפי שכולנו לומדים בשעור ראשון או שני. למה זה יותר מעניין? כי בנגוד למקרה של טיפוס, הפו על ההגה ושקולי ז.ה. קבועה פועלים בכוונים מנוגדים, והפו מנצח

(במקרה הטיפוס שני השקולים פועלים באותו כוון, כלומר בפועל ז.ה. תגדל והמהירות תקטן מאוד, אבל מכיון שמד ז.ה. אין לנו כל מה שטייס רואה זה טיפוס במהירות נמוכה יותר, ללא יכולת להפריד בין שתי הסיבות שזה יקרה).

 

[קורן בן אשר]

בהינתן פו זניח...../images/Emo132.gif

 

[דניאל דקל]

זווית ההתקפה עולה בהתאם לקצב הטיפוס

מכיוון שזווית ההתקפה מוגדרת כזווית בין מיתר יחוס על הפרופיל לוקטור המהירות השקול,במקרה של טיפוס,וקטור המהירות השקול מורכב ממהירות אופקית בת 65 קשר (הפיטו מודד רק מהירות במקביל אליו) ומהירות אנכית. לא ציינת מהי מהירות הטיפוס (האנכית) ולכן בהנחת קצב טיפוס של 1000 רגל לדקה (מטוס קל),המהירות האנכית הינה כ 10 קשרים. לכן זווית הטיפוס הינה כ 9 מעלות (10/65)invTan בזווית טיפוס של 9 מעלות יש רכיב אנכי של המנוע בשיעור סינוס הזווית שהוא sin9=0.15 כלומר המנוע תורם 15% מכוחו בשלב הטיפוס. דחף בטיפוס במצב מצערת מלאה שווה בערך למשקל (בהנחת יחס דחף משקל=1) לכן רכיב הדחף הינו למעשה 0.15*L (כאמור L=W בישרה ואופקית או בטיפוס במהירות קבועה) לכן,בטיפוס אנו זקוקים ל 85% בלבד מכוח העילוי שהיה בטיסה ישרה ואופקית. וקטור המהירות השקול בטיפוס הינו sqrt(65^2+10^2)= 65.7 כלומר מהירות הטיפוס הנמוכה לא השפיעה כמעט על וקטור המהירות השקול. העילוי בישרה ואופקית L1=CL1*q1*S העילוי בטיפוס L2=0.85*L1=CL2*q2*S (בגלל המנוע שמספק 15%) מ (1)+(2) נובע: (CL2*q2*S=0.85*(CL1*q1*S CL2/CL1=0.85*q1/q2 (q=row/2*vinf^2) לכן: 2^(CL2/CL1=0.85*(v1/v2 CL2/CL1=0.85*(90/65.7)^2 =1.6 כלומר מקדם העילוי (ולכן גם זווית ההתקפה) עלה במקרה זה ב 60% מטיסה ישרה ואופקית למצב טיפוס. כאמור,כלל שקצב הטיפוס יגדל, כך זווית ההתקפה תגדל,והחסם לקצב הטיפוס יהיה למעשה זווית הזדקרות.

 

[טל ר]

מספר הערות ברשותך

- אם המהירות האנכית היא 10 קשרים, זוית הטיפוס היא כ-8 מעלות ולא 9 - צריך לעשות invSin, לא invTan. - הרכיב האנכי של המנוע הוא כ-0.14, וזאת בהנחה סמויה (ולא לחלוטין מדוייקת) שכיוון הדחף זהה לכיוון המהירות. - כפי שתיקנה אותי דניאלה כשעשיתי את אותה השגיאה המצויה גם בחישוביך, העילוי צריך להיות המשקל כפול sin זוית הטיפוס וזאת ללא קשר לרכיב המאונך של הדחף, והרי כפי שהיא ציינה גם לגרר יש רכיב מאונך (מקביל למשקל). - למיטב הבנתי, יחס דחף למשקל של 1 הוא דמיוני למדי במטוס קל. - בטיפוס במהירות קבועה ונתונה העילוי ירד ככל שיגדל קצב הטיפוס (כי זוית הטיפוס תגדל גם היא), ולפיכך זוית ההתקפה *תקטן* ולא תגדל. אליה וקוץ בה - לתמיכה בקצב טיפוס גדול יותר יהיה צורך בדחף גדול יותר על מנת לתמוך בקצב טיפוס זה (הווה אומר להתנגד לגרר + רכיב המשקל המקביל למהירות). - הדחף ולא זוית ההתקפה הוא המגבלה על הטיפוס. טיפוס בקצב טיפוס גבוה מדי יגרום להאטה, כך שהמהירות כבר אינה Vy, האטה זו תגרום להגדלת זוית ההתקפה, וכך תיגרם לבסוף הזדקרות. טל.

 

[דניאל דקל]

פרפקטום מובילה?

אתה שוכח דבר אחד חשוב. כאשר אתה מגדיל את זווית הטיפוס, בהנחה כי המנוע כבר במקסימום סל"ד, מהירות הטיפוס שלך תרד משמעותית.למרות שיש לך כעת תרומת דחף בכיוון אנכי (שתופסת את תפקיד העילוי המתנגד למשקל) עדיין הירידה במהירות הקווית דומיננטית יותר,והיא תצטרך להיות מפוצה ע"י הגדלת זווית התקפה. הרי לא יתכן כי נאכל את העוגה ונשאירה שלמה גם נגדיל זווית טיפוס וגם נוריד גרר (טענת זוית התקפה יורדת)

 

[nadaveiron]

דווקא בהנחה שלך של יחס דחף/משקל

שהוא 1 התאור שלך כאן עובד - עם העלאת זוית הטיפוס תרד זוית ההתקפה עד שנגיע לטיפוס בזוית 90 מעלות שם אין כלל עלוי וכל משקל המטוס נתמך ע"י הדחף ששווה לו (למעשה, נצטרך יחס דחף/משקל טיפה גדול מ 1, אבל אם נחכה כמה שניות, משקל המטוס ירד עקב הדלק הנצרך ויחס דחף משקל יעבור את 1). במצב זה הכנף מיצרת 0 עלוי, ולכן זוית ההתקפה תהיה 0 (בפרופיל סימטרי, פחות מזה בפרופיל אחר). מה שקורה הוא שאכן יש ירידה במהירות אבל הירידה בעלוי הנדרש (משום שחלק מהמשקל מתנגד לדחף כעת) גדולה יותר. נכון הוא שכדי לשמור מהירות ולהגדיל את זוית הטיפוס צריך יותר דחף מאשר בשביל לשמור אותה מהירות בזוית טיפוס קטנה יותר (או ביש"א) אבל אף אחד לא אמר שום דבר על סל"ד מירבי בכל השרשור הזה. הטענה היחידה היא שאם תסתכל על מטוס השומר יש"א במהירות X (ולצורך כך משתמש בכח מנוע א') ועכשיו עובר לנסיקה במהירות X זהה (וכמובן בכח מנוע רב יותר) זוית ההתקפה שהוא רואה תרד ככל שזוית הנסיקה תגדל. אה, וכנראה שהתכוונת לכתוב בכותרת "פרפטום מובילה", אבל גם כותרת זו אינה ממש קשורה לתוכן.

 

[דניאל דקל]

הינה לך בדיקה פשוטה

כאמור התחלנו בטיסה ישרה ואופקית במהירות של 90 קשרים. עלינו לטיפוס במהירות של 65 קשרים,ואי לכך איבדנו 30% מהמהירות. 65/90= 0.72 ערך זה יש להעלות בריבוע, כיוון שעילוי מתנהג לפי יחס מהירויות בריבוע 0.72^2= 0.52 כלומר כוח העילוי שלך ירד לחצי. לעומת זאת הרווחת רכיב דחף בכיוון אנכי בערך של כ 15% (וזאת בהגזמה כי הנחת יחס דחף/משקל היתה 1:1) כעת יש לך 0.15+0.5=0.65 מכוח העילוי שהיה לך בטיסה ישרה ואופקית. חסרים לך עדיין 35%, והם יושלמו או ע"י גמד קטן שידחוף אותך כלפי מעלה או ע"י הגדלת מקדם העילוי --> הגדלת זווית התקפה.

 

[nadaveiron]

כן, אבל מה יפריע לך להוריד את העלוי

עוד ועוד (תוך כדי הגדלת זוית הטיפוס). אני מקווה שאתה מסכים איתי שבזוית טיפוס של 90 מעלות העניין עובד מצוין. חוץ מזה מדוע אתה חושב שהמהירות קטנה ל65 עם יחס דחף משקל של 1. הנחת שתי הנחות כאן, האם שתיהן תקפות?

 

[דניאל דקל]

לקחתי יחס דחף/משקל 1:1 כמקרה קיצוני

כמובן שזה יחס לא ריאלי עבור מטוסים קלים כגון צסנה 152/172 X70 טוענת שהיחס המקובל הינו 0.2-0.3 ב EXTRA 300 למשל יחס דחף/משקל גדול מ 1, איני יודע אם הוא נכלל בקטגוריה של מטוסים קלים...

 

[xb70]

אולי לטיסן שלו ../images/Emo6.gif

300 כ"ס על 1000 ק"ג אוירון. במהירות 65 קשר, עם נצילות מנוע מאד אופטימית ועם כל המרות היחידות יחס דחף משקל הוא בערך 0.5. o o /_\