שאלה ל xb70

[atys]

שאלה ל xb70

כאחת שנחשבת למומחית בנושא אוירודינמקה . נשאלתי מסגרת מבחן מקדים אם נוריד מדפים במהירות 80 קשר תוך שמירה על אותה מהירות . האם הגרר המושרה יגדל\יקטן נמק פרט והסבר.

 

[Maple syrup]

אני חושב שהוא יגדל

כי גרר מושרה (induced drag) נוצר בעקבות העילוי, כלומר ככל שהעילוי גדול יותר כך הגרר המושרה גדול יותר. ידוע הדבר שמדפים מגדילים את שטח משטחי ההיגוי ומוסיפים עילוי - לפיכך ככל שיש יותר מעלות מדפים, יש יותר עילוי ויש יותר גרר מושרה. נכון?

 

[טל ר]

אינני בטוח

בי"א, העילוי שווה למשקל, עם מדפים או בלעדיהם, כך שהם אינם מוסיפים לעילוי, אלא מורידים את זוית ההתקפה. אם אני מבין נכון, הם אכן משפיעים על L/D לרעה לכל זוית התקפה. לגבי החלוקה לגרר מושרה וגרר טפילי, אם אני מבין נכון, זה דווקא הגרר הטפילי שהם מגדילים. אינני בטוח שהגרר המושרה יושפע. xb? טל.

 

[atys]

גרר מושרה

אני הדגשתי שהמהירות נישמרת. ולכן לפי תשובתך אם אני לא משנה את זוית ההתקפה דהיינו מקטין אותה המטוס יטפס. עכשיו נשאלת השאלה לאחר שהקטנתי את זוית ההתקפה ביחס לזוית הקודמת ( ללא מדפים) האים הגרר המושרה יגדל או יקטן?

 

[דובי לבנון]

בלי נוסחאות אבל טיפה מדעי

הגרר מורכב ממספר חלקים: (1) גרר צורה, ככל שהמטוס אוירודינמי יותר בצורתו הגרר קטן יותר. בהורדת מדפים אנחנו "מלכלכים" את המטוס וגרר הצורה יגדל (2) גרר חיכוך, מפני שטח לא חלקים (שטח לא חלק, מסמרות, פתחים, פינות חדות). עם הורדת מדפים גם גרר זה גדל קצת כי אנו יוצרים פינות חדות והתאבכות במקומות שונים (3) גרר מושרה, אליו התיחסת, מגיע בעיקר מהכנף (לא רק אבל בוא נזניח עילוי גוף וזנב) ועוד יותר ספציפית מזוית ההתקפה. זה די לינארי עם העילוי (נניח עד 10 מעלות זוית התקפה, משם זה פחות לינארי בגלל התנתקויות ובסופו של דבר הזדקרות). כדי לשמור מהירות 80 קשר אנחנו צריכים תאורטית זוית התקפה מסוימת בלי מדפים - לצורך המחשה בלבד בוא נניח 4 מעלות - ונכון הוא שעם הורדת המדפים אנחנו "מורידים אף" ונדמה לך שמקטינים זוית התקפה מ(נניח) 4 ל- (תחושתית) אפס. אבל זו טעות - אנחנו מקטינים את זוית הגוף וכמעט לא את זוית ההתקפה האקויולנטית. ההסבר טיפה ארוך, בוא ננסה: באיזור המדף המורד יצרנו פרופיל חדש, אם תחבר בקו דמיוני את שפת ההתקפה עם שפת הזרימה של המדף המורד תראה שקו זה (=המיתר) נמצא בזוית התקפה גדולה מאד (בדוגמה שלנו נניח 12 מעלות במקום 4) כך שהורדת האף ב-4 מעלות רק מקטינה את זוית ההתקפה שם ל-8 מעלות בדוגמה שלנו, ויש לנו עילוי וגרר מושרה גדולים יותר מקודם באותו חלק של הכנף. אבל בהמשך המוטה, איפה שאין מדפים, הורדנו את זוית ההתקפה לכמעט אפס וקיבלנו מעט מאד עילוי וגרר מושרה! בסה"כ על כל הכנף נשמר העילוי כקודם ולכן גם (בגדול) הגרר המושרה לא משתנה. מה בכל זאת קורה? בגלל שסך כל הגרר כן גדל (צורה וחיכוך) אנחנו קלקלנו את יחס הגלישה שלנו ולכן אנחנו גולשים יותר תלול (מה שרצינו מלכתחילה) וצריך להוסיף מנוע אם רוצים לשמור גובה - כדי לפצות על הגרר הגבוה יותר. אין לזה כמעט קשר לגרר מושרה!!!!!

 

[eyal bo]

maybe just a simple equation...

sorry for the english..computer problems... At a "normal" planform you can use the next equation: Cd = Cd0 + K*CL^2 which means that the induced drag is not linear as CL rises. K will be different for various planforms Cd0 will be the combination of form and shape drag

 

[ytell]

תיקון קל

לפרופיל או לחלק מכנף אין גרר מושרה. הגרר המושרה קיים רק בכנף שלמה וסופית עקב מערבולות קצה כנף.

 

[אלבטרוס1]

גרר מושרה

הגרר המושרה תלוי, בקירוב טוב, בריבוע מקדם העילוי (CL). אם המהירות נשמרת ושטח הכנף לא משתנה (ישנם סוגי מדפים המגדילים את שטח הכנף) ואם משקל המטוס לא משתנה וגם ספרת העומס לא משתנה אזי מקדם העילוי נשאר קבוע ולכן הגרר המושרה לא משתנה. הגרר הכללי של המטוס יגדל עקב הגדלת גרר הצורה ולכן יש להוסיף מנוע או לעבור להנמכה בכדי לשמור על המהירות.

 

[YHS]

למה שמקדם העילוי לא ישתנה?

אתה הרי מוריד מדפים וכעת לכנף יש פרופיל אחר. לפרופיל אחר יש מקדם עילוי אחר ולכן עילוי אחר. הרי זו משמעות הורדת המדפים - הגדלת העילוי (גם אם זה אומר הגדלת גרר).

 

[ytell]

הבילבול לדעתי נובע

מאי הבחנה בין מקדם עילוי של פרופיל לבין זה של כנף. הורדת מדף משנה את מקדם העילוי של הפרופיל באיזור המדף. עדיין אין זה אומר שסה"כ העילוי על הכנף (ולכן הגרר המושרה) ישתנה אם מורידים מדפים אבל שומרים על יתר הפרמטרים ללא שינוי (מהירות קבועה בישרה ואופקית) אזי העלוי הכולל אינו משתנה ולכן הגרר המושרה גם כן נשאר ללא שנוי

 

[eyal bo]

מקדם עילוי

במרבית התצורות ה"נורמליות" הורדת מדף איננה משנה את CL_alpha כלומר את שיפוע קו העילוי. במקרה של טיסה בישרה ואפקית מקדם העילוי הוא פונקציה של מהירות הטיסה, משקל המטוס, צפיפות האויר...

 

[אלבטרוס1]

שטויות

מקדם העילוי הוא פונקציה של צורת הפרופיל וזווית ההתקפה. ההשפעה של מהירות הטיסה היא זניחה (שינוי של מספר רינולדס) אלא אם עוברים לסדרי גודל שונים של מהירות (מהירות עבר קולית). מקדם העילוי הוא מספר המקשר את שטח הכנף והלחץ הדינמי עם כוח העילוי המתקבל. אם תזכר בנוסחה של העילוי (ורק בגלל קשיי מקלדת אני לא מביא אותה כאן אבל ניתן למצוא אותה כמה שורות מעל) תבין שמכיוון שמשקל המטוס נשאר קבוע => כח העילוי קבוע ומכיוון ששטח הכנף נשאר והלחץ הדינמי נשאר (אין שינוי בצפיפות ובמהירות) => מקדם העילוי (CL) נשאר קבוע, אחרת הנוסחה אינה מאוזנת.

 

[atys]

גרר מושרה

לא כל כך הבנתי את תשובתך . ראשית שטח הכנף גדל בהורדת מדפים אני מדבר על צסנה 172 . שנית מקדם העליו קטן מפני שאתה מקטין את זווית ההתקפה בכדי להימנע מטיפוס . כפי שאתה ודאי זוכר המהירות נשארת קבועה . זה נכון שהגרר הכללי יגדל אבל לא קבלתי תשובה איזה יגדל ואיזה יקטן אם בכלל . ישנם מומחים שקובעים כי הגרר המושרה יקטן .

 

[jetman]

על גרר והשראה

נגיד שלקחנו מטוס כל שהוא משנות ה 50, והחלפנו לו את הכנף בכנף מודרנית מודל 2004. לשני המטוסים אותו משקל, ושניהם טסים באותה מהירות. לדעתי הכנף החדישה תצטיין בגרר מושרה קטן יותר -הרי זו אחת המטרות בפיתוח כנף חדשה. הגרר המושרה הוא המחיר שמשלמים עבור מתן תנע לאויר כלפי מטה, לקבלת עילוי. אם עושים את זה "בעדינות" המחיר הוא אחד, ואם "בכוח"-ע"י מדפים - המחיר גדל.תזכרו גם שבשוליים החיצוניים של המדף נוצרות מערבולות חדשות כמו בקצה הכנף. עכשו זה כבר ענין של מסחרה. כפי שציין דובי, הקטע החיצוני של הכנף, מעבר למדפים, טס בזוית התקפה מוקטנת ונותן פחות עילוי ופחות גרר מושרה. האם ירידת הגרר שם משתווה לעליית הגרר באזור המדפים? זו שאלה שתלויה בתיכון הכנף והמדפים. לי נראה שעליית הגרר גדולה מהירידה בקצה ולכן תהיה עלייה נטו בגרר המושרה.

 

[שלמה זלקין]

עם הורדת המדפים הגרר המושרה יקטן.

חברים, שאלה זו מופיעה במבחני התיאוריה בארה"ב. אמצא אותה ואביא אותה לכאן. השאלה קצת מבלבלת אבל התשובה ברורה. עם הורדת המדפים הגרר המושרה יקטן בתנאי שנישמור על אותה מהירות. החבר מוטי אנגלמן נוהג לשאול שאלה זו בבחינות למדריכי טיס, ומתברר שהרבה מהמדריכים, גם אלו שקיבלו רשיון הדרכה, עדיין טועים בתשובה. גם החבר אדוארד, שבו לא נחשוד שאינו יודע תיאוריה של אוירודינמיקה, שגה בתשובתו וזומן למשרדו של אנגלמן למיקצה שיפורים... אכן אני נישמח לקבל הסבר מדעי מהחברה XB70 דניאלה. אני אחפש חומר ואביא אותו לפורום. שלמה זלקין. 206964-052

 

[nadaveiron]

השאלה אינה מופיעה במבחנים בארה"ב

 

[xb70]

תשובות ל atys ../images/Emo13.gif וכולם

ברמת "אפקטים מסדר ראשון", קיבלת אחלה תשובות. בהנחה שתנאי המשחק הם שהעילוי נשאר קבוע הגרר המושרה קבוע. אפקטים מסדר שני? הגרר המושרה תלוי מאד בפילוג העילוי לאורך מוטת הכנף. כמה שפילוג העילוי דומה יותר לפילוג עילוי אליפטי הגרר המושרה נמוך יותר. בתכנון האוירון מנסים לפגוע קרוב ככל האפשר לפילוג עילוי אליפטי. עכשיו אתה מוריד מדף וע"י זה מוסיף עילוי לאותו חלק ממודף של הכנף, כלומר מחרבש את הפילוג האליפטי. מחרבש הפילוג האליפטי = מגדיל את הגרר המושרה. איפה זה נכנס במשוואה? הביטוי לגרר המושרה K*CL^2 כולל את K שתלוי בפילוג העילוי. חירבוש הפילוג האליפטי מגדיל את K ומגדיל את הגרר המושרה. אפקט אחר הוא על **גרר קיזוז** (ואולי הוא הוא שמכוונות אליו שאלות אנגלמן/מבחן אמריקאי) - בטיסת שיוט במטוס בקונפיגורציה סטנדרטית הזנב מייצר עילוי שלילי. כדי לפצות על העילוי השלילי של הזנב הכנף צריכה לייצר יותר עילוי מהמשקל (בהזנחת תרומת רכיבים אחרים במטוס לעילוי), כך שהעילוי על הכנף פחות העילוי השלילי על הזנב יהיו שוים למשקל המטוס. כשאנחנו מורידים מדפים אנחנו משנים את מצב הקיזוז של האוירון. נדרש פחות מומנט מרים אף מהזנב, הוא צריך לייצר פחות עילוי שלילי, הכנף צריכה לפצות פחות, היא מייצרת פחות עילוי, והמושרה קטן. וואלה

. אבל... הסיפור הזה הוא *מאד* תלוי קונפיגורציה. יש אוירונים בהם התגובה להורדת מדפים היא הפוכה, יש אוירונים עם קנארד, בקיצור, לא הייתי בונה את ה case של אנגלמן נגד אדוארד על זה. o o /_\

 

[אבי בן דוד]

אפשר, בחסדך, תשובה?

בססנה, יגדל או יקטן? (צר לי על האפקטים מסדר ראשון, שני ושלישי, על העילוי האליפטי וחירבושו, ועל יתר כוחות השחור שגייסת)

 

[שלמה זלקין]

הגרר המושרה.

xb70 כתבה: הגרר המושרה תלוי מאד בפילוג העילוי לאורך מוטת הכנף. זאת אומרת שאם יש עילוי פחות או יותר שווה לאורך כל הכנף אז יהיה גרר מושרה מסויים. גרר זה נובע בעיקר מאותו חלק הקרוב לקצה הכנף אשר בו האויר בלחץ גבוה מתחת לכנף מנסה לעלות אל מעל לכנף בקצה הכנף ויוצר מערבולת קצה כנף וזאת ההתנגדות המושרית. אם מורידים מדפים אז העילוי בחלק היותר פנימי של הכנף גדל יחסית לעילוי בקצה הכנף. כדי לטוס באותה המהירות עם כנף בעלת מדפים מורדים, זאת אומרת פרופיל שונה, יש להקטין את זוית ההתקפה כדי לקבל את אותו העילוי. מכאן, שהזוית בקצה הכנף נמוכה יותר מאשר היה קודם ללא מדפים, ולכן בקצה הכנף יש הפרש לחצים קטן יותר, ולכן מערבולת קצה כנף קטנה יותר. זאת אומרת גרר מושרה קטן יותר. שאלה המתייחסת לענין זה מופיעה בארה"ב בנושא מערבולת קצה כנף של מטוס נקי או מלוכלך. xb70, אנא התייחסותך. שלמה זלקין.

 

[אלבטרוס1]

שלמה ידידי

אם תחזור ותקרא את מה שכתבה XB תבין שפילוג עילוי אליפטי הוא זה היוצר את הגרר המושרה הקטן ביותר. לפיכך ניתן להניח כי בתכנון המטוס בתורה חלקה יבחר פילוג עילוי קרוב ככל הניתן לפילוג עילוי אליפטי. לפיכך כל שינוי בפילוג העילוי יגדיל את הגרר המושרה. אם, לצורך הדיון התיאורטי, ע"י הורדת מדפים היינו יכולים לשנות את מנת המימדים של הכנף לכנף צרה וארוכה יותר היינו יכולים להקטין את הגרר המושרה. (דאונים כמו שאתה מכיר הם בעלי מוטת כנף גדולה בכדי להקטין את הגרר המושרה)