Blandat [12891] Svar: Som vi redan svarat (se t.ex. svaret till fråga 12127 Låt oss alltså undersöka närmare vad som egentligen händer när man placerar en vinge i ett luftflöde med en viss hastighet! Till vår hjälp tar vi det mycket trevliga simuleringsprogrammet Foilsim - simulering av vinge Om vi tittar på hur luften rör sig runt vingprofilen ser vi att luftströmmen som lämnar bakkanten på vingen är riktad nedåt. Vi ser också att förhållandena på vingens ovan- och undersida skiljer sig kraftigt åt: på ovansidan är lufttrycket lägre än det omgivande atmosfärstrycket (markerat av mig med en liten röd pil) och lufthastigheten betydligt högre än flygplanets nominella hastighet gentemot lufthavet (också markerat med en röd pil), medan situationen på undersidan i stort sett är tvärtom – något högre tryck än atmosfären, och i regel mycket lägre lufthastighet. Hur hänger allt detta ihop? Den ”klassiska” förklaringen är att eftersom luftströmmen i vingens bakkant ju ”tvingas” nedåt (som en konsekvens av vingens vinkel och vingprofilens utseende) kommer vingen att i motsvarande grad ”tvingas” uppåt - enligt Newtons sats hör ju till varje kraft en motriktad reaktionskraft. Hur påverkar detta trycket? Jo, återigen måste vi ha balans i systemet, denna gång gentemot den omgivande atmosfärens tryck. Den största skillnaden får vi nära framkanten, där luftströmmens riktning ändras kraftigast. På undersidan får vi en liten tryckökning, medan vi på ovansidan observerar en kraftig trycksänkning vid vingytan. (Längre bort från ytan blir effekten mindre.) Ju närmare vi kommer vingens bakkant, desto mindre blir tryckskillnaden gentemot atmosfären, och en kort bit bakom vingen är trycket återigen normalt. Vi kan nu förstå skillnaden i luftströmningshastigheten på vingens olika sidor som en direkt följd av variationen i lufttryck. På undersidan orsakar den lilla tryckförhöjningen vid vingens framkant att lufthastigheten allra först minskar rejält, men allteftersom trycket närmar sig det normala på väg mot bakkanten jämnar hastigheten ut sig. På översidan, därimot, orsakar det låga trycket vid framkanten en kraftig acceleration av luftflödet där, och vi uppnår mycket snabbt en betydligt högre lufthastighet (vid vingytan) än flygplanets ”egenhastighet” genom luften. När vi närmar oss bakkanten bromsas dock luften av och hastigheten sjunker gradvis för att till sist, strax bakom vingen, återgå till den ”normala”. En viktig sak att komma ihåg är att resonemanget ovan egentligen bara gäller om vi har så kallat ”laminärt” luftflöde – alltså att luften strömmar i ”skikt” i stället för i virvlar (”turbulent” flöde). Om flödet är laminärt kan man använda Bernoullis lag för att räkna ut precis hur lufthastighet och (förändringen av) lufttrycket hör ihop. Pröva själv: Kör appletversionen av Foilsim - simulering av vinge Fundera på: Varför spelar flyghöjden in? Vad händer om man böjer vingen åt ”fel håll”? Varför har flygplan som specialdesignas för aerobatikmanövrer nästan platta vingar? Se även How Airplanes Work Nyckelord: flygplansvinge [8]; bernoullieffekten [6]; 1 http://iopscience.iop.org/0031-9120/38/6/001 Frågelådan innehåller 7548 frågor med svar. ***
|
Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar.