ลักษณะทางเรขาคณิตและอากาศพลศาสตร์เบื้องต้นของปีกที่มีช่วงจำกัด โปรไฟล์ปีก นี่คืออะไร? ลักษณะอากาศพลศาสตร์ของปีก

ขั้นตอนสำคัญประการหนึ่งในการสร้างแบบจำลองเครื่องบินคือการคำนวณและการออกแบบปีก เพื่อการออกแบบปีกอย่างเหมาะสม ต้องคำนึงถึงหลายประเด็น: การเลือกรูทแอร์ฟอยล์และส่วนปลายที่ถูกต้อง การเลือกอย่างถูกต้องโดยพิจารณาจากน้ำหนักที่มีให้ และการออกแบบแอร์ฟอยล์ตรงกลางอย่างถูกต้องด้วย

การออกแบบปีกเริ่มต้นที่ไหน?

ในช่วงเริ่มต้นของการก่อสร้าง มีการสร้างภาพร่างเบื้องต้นของเครื่องบินขนาดเท่าจริงบนกระดาษลอกลาย ในระหว่างขั้นตอนนี้ ฉันตัดสินใจเลือกขนาดของโมเดลและปีกนก

คำจำกัดความของขอบเขต

เมื่อยืนยันช่วงปีกเบื้องต้นแล้ว ก็ถึงเวลากำหนดน้ำหนัก การคำนวณส่วนนี้มีความสำคัญเป็นพิเศษ แผนเดิมมีปีกกว้าง 115 ซม. อย่างไรก็ตาม การคำนวณเบื้องต้นแสดงให้เห็นว่าน้ำหนักบนปีกจะสูงเกินไป ดังนั้นฉันจึงปรับขนาดโมเดลให้มีระยะ 147 ซม. โดยไม่คำนึงถึงปลายปีก การออกแบบนี้ดูเหมาะสมกว่าจากมุมมองทางเทคนิค หลังจากคำนวณเสร็จแล้ว สิ่งที่ฉันต้องทำคือสร้างตารางน้ำหนักพร้อมค่าน้ำหนัก ฉันยังเพิ่มค่าเฉลี่ยของน้ำหนักผิวหนังลงในตารางของฉันด้วย ตัวอย่างเช่น น้ำหนักของสกินบัลซาของเครื่องบินถูกกำหนดโดยฉันเป็นผลคูณของพื้นที่ปีกคูณสอง (สำหรับด้านล่างและด้านบนของปีก) ด้วยน้ำหนัก บัลซาหนึ่งตารางเมตร เช่นเดียวกับส่วนท้ายและลิฟต์ น้ำหนักของลำตัวได้มาจากการคูณพื้นที่ด้านข้างและด้านบนของลำตัวด้วยสองและด้วยความหนาแน่นต่อตารางเมตรของบัลซ่า

เป็นผลให้ฉันได้รับข้อมูลต่อไปนี้:

• Basswood 24 ออนซ์ต่อลูกบาศก์นิ้ว
• Balsa 1/32'', 42 ออนซ์ต่อตารางนิ้ว
• Balsa 1/16'', 85 ออนซ์ต่อตารางนิ้ว

ความยั่งยืน

เมื่อกำหนดน้ำหนักแล้ว จะมีการคำนวณพารามิเตอร์เสถียรภาพเพื่อให้แน่ใจว่าเครื่องบินจะมีเสถียรภาพและทุกชิ้นส่วนจะมีขนาดเพียงพอ

เพื่อการบินที่มั่นคง จำเป็นต้องตรวจสอบเงื่อนไขหลายประการ:

1. เกณฑ์แรกคือค่าของคอร์ดแอโรไดนามิกเฉลี่ย (MAC) สามารถพบได้ในเชิงเรขาคณิตโดยการเพิ่มคอร์ดเอนด์ให้กับคอร์ดรูททั้งสองด้าน และคอร์ดรูทไปที่คอร์ดสุดท้ายทั้งสองด้าน จากนั้นจึงเชื่อมจุดสุดขั้วเข้าด้วยกัน จุดศูนย์กลางของ MAR จะอยู่ที่จุดตัด
2. ค่าโฟกัสตามหลักอากาศพลศาสตร์ของปีกคือ 0.25 ของค่า MAR
3. จะต้องพบศูนย์นี้ทั้งปีกและลิฟต์
4. ถัดไป กำหนดจุดที่เป็นกลางของเครื่องบิน โดยแสดงจุดศูนย์ถ่วงของเครื่องบิน และยังคำนวณร่วมกับจุดศูนย์กลางแรงกด (ศูนย์กลางของลิฟต์)
5. ถัดไป กำหนดขอบเขตแบบคงที่ เกณฑ์นี้ประเมินความเสถียรของเครื่องบิน: ยิ่งสูงเท่าไรก็ยิ่งมีเสถียรภาพมากขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ยิ่งเครื่องบินมีความเสถียรมากเท่าใด ความคล่องตัวก็จะยิ่งมากขึ้นและควบคุมได้น้อยลงเท่านั้น ในทางกลับกัน คุณไม่สามารถบินเครื่องบินที่ไม่เสถียรเกินไปได้ ค่าเฉลี่ยของพารามิเตอร์นี้คือตั้งแต่ 5 ถึง 15%
6. คำนวณค่าสัมประสิทธิ์ขนนกด้วย ค่าสัมประสิทธิ์เหล่านี้ใช้เพื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพทางอากาศพลศาสตร์ของลิฟต์ผ่านอัตราส่วนของขนาดและระยะห่างจากปีก
7. อัตราส่วนหางแนวตั้งมักจะอยู่ระหว่าง 0.35 ถึง 0.8
8. อัตราส่วนหางแนวนอนมักจะอยู่ระหว่าง 0.02 ถึง 0.05

การเลือกแอร์ฟอยล์ให้เหมาะสม

การเลือกโปรไฟล์ที่เหมาะสมจะเป็นตัวกำหนดพฤติกรรมที่ถูกต้องของเครื่องบินในอากาศ ด้านล่างนี้ ฉันมีลิงก์ไปยังเครื่องมือที่ใช้งานง่ายและเข้าถึงได้สำหรับการตรวจสอบ airfoils โดยพื้นฐานในการเลือกแอร์ฟอยล์ ฉันเลือกแนวคิดที่ว่าความยาวของคอร์ดที่ปลายปีกคือครึ่งหนึ่งของความยาวคอร์ดที่ราก ทางออกที่ดีที่สุดที่ฉันพบเพื่อป้องกันปัญหาปีกค้างคือการค่อยๆ ลดปีกที่ปลายเครื่องบินลงอย่างรวดเร็ว โดยไม่สามารถควบคุมเครื่องบินได้จนกว่าจะถึงความเร็วที่เพียงพอ ฉันทำสิ่งนี้ได้โดยการหมุนปีกลงที่ส่วนปลาย และเลือกโปรไฟล์รากและส่วนปลายอย่างระมัดระวัง

โดยพื้นฐานแล้ว ฉันเลือกแอร์ฟอยล์รุ่น S8036 ที่มีปีกหนา 16% ของความยาวคอร์ด ความหนานี้ทำให้สามารถวางเสากระโดงที่มีความแข็งแรงเพียงพอรวมถึงอุปกรณ์ลงจอดแบบพับเก็บได้ภายในปีก สำหรับส่วนสุดท้าย โปรไฟล์ที่เลือกคือ S8037 ซึ่งมีความหนา 16% ของความหนาของคอร์ดด้วย ปีกดังกล่าวจะหยุดอยู่ที่ค่าสัมประสิทธิ์การยกที่สูง เช่นเดียวกับที่มุมการโจมตีที่สูงกว่า S8036 ที่หมายเลข Reynolds เดียวกัน (คำนี้ใช้เพื่อเปรียบเทียบ airfoils ที่มีขนาดต่างกัน ยิ่งหมายเลข Reynolds สูงเท่าใด คอร์ดก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ). ซึ่งหมายความว่าด้วยหมายเลขเรย์โนลด์สเดียวกัน แผงลอยจะเกิดขึ้นที่โคนปีกเร็วกว่าที่ปลาย แต่การควบคุมจะยังคงอยู่ อย่างไรก็ตาม แม้ว่าความยาวคอร์ดรูตจะยาวเป็นสองเท่าของความยาวคอร์ดทิป แต่ก็มีจำนวนเป็นสองเท่าของ Reynolds และการเพิ่มจำนวนจะทำให้แผงหยุดทำงาน นั่นเป็นสาเหตุที่ฉันพลิกปลายปีกลงเพื่อที่มันจะเข้าไปอยู่ในคอกหลังโคนเท่านั้น

แหล่งข้อมูลสำหรับการกำหนด airfoils: airfoiltools.com

ทฤษฎีพื้นฐานการออกแบบปีก

การออกแบบปีกจะต้องมีการยกที่เพียงพอสำหรับน้ำหนักของเครื่องบินและน้ำหนักเพิ่มเติมที่เกี่ยวข้องกับการหลบหลีก โดยหลักๆ แล้วจะทำสำเร็จได้ด้วยการใช้สปาร์ส่วนกลางซึ่งมีสองคอร์ด ด้านบนและด้านล่าง เฟรม เช่นเดียวกับผิวที่บาง แม้ว่าโครงปีกจะบาง แต่ก็ทำให้ปีกมีความแข็งแรงในการโค้งงอเพียงพอ การออกแบบมักจะมีเสากระโดงเพิ่มเติมเพื่อลดการลากที่ส่วนหน้าของขอบท้าย พวกเขาสามารถดูดซับทั้งแรงดัดและเพิ่มความแข็งแกร่งของแรงบิด ในที่สุด ขอบนำสามารถดันกลับไปด้านหลังส่วนประกอบด้านข้างเพื่อสร้างกรอบขวางแบบปิด เรียกว่า D-frame ซึ่งทำหน้าที่ดูดซับแรงบิด รูปภาพแสดงโปรไฟล์ที่พบบ่อยที่สุด

1. ปีกด้านบนมีสปาร์แบบ I-section โดยมีโครงอยู่ตรงกลาง และขอบนำที่มีผิวหนังเรียกว่า D-tube D - Tube ช่วยเพิ่มความแข็งแกร่งในการบิด และสามารถเพิ่มเข้ากับการออกแบบสปาร์อื่นๆ และยังสามารถขยายไปยังขอบท้ายเพื่อสร้างปีกที่มีผิวหนังเต็มตัว สำหรับปีกนี้ สปาร์ด้านหลังเป็นเพียงส่วนรองรับในแนวตั้ง นอกจากนี้ยังมีระนาบควบคุมที่เรียบง่าย กล่าวคือ มีแผ่นพับที่บานพับอยู่ด้านบน การออกแบบนี้ง่ายต่อการทำซ้ำ
2. ปีกที่สองมีสปาร์รูปตัว C ซึ่งมีสปาร์หลักเสริมซึ่งเหมาะสำหรับการดูดซับน้ำหนักด้านหน้ามากกว่า ปีกมีบานพับตรงกลางซึ่งช่วยลดช่องว่างและแรงลากเมื่อเทียบกับบานพับด้านบน
3. โปรไฟล์ที่สามมีสปาร์รูปท่อซึ่งมักทำจากหลอดพลาสติกซึ่งทำได้ง่าย แต่ถ้าหลอดเป็นแบบทางอ้อมหรือบิดงอการบิดปีกอาจเป็นปัญหาได้ ปัญหาสามารถแก้ไขได้บางส่วนโดยใช้ท่อรูปตัว D เพิ่มเติม นอกจากนี้สปาร์ยังทำมาจากโปรไฟล์รูปตัว C ซึ่งเพิ่มความแข็งแกร่งของปีกอย่างมาก บานพับมีลักษณะโค้งมนและมีจุดหมุนอยู่ตรงกลางขอบนำที่โค้งมน เพื่อลดช่องว่างบานพับและเพื่อให้ขอบเรียบ
4. โปรไฟล์ที่สี่มีสปาร์แบบฟูลบ็อกซ์พร้อมโครงทั้งด้านหน้าและด้านหลัง ช่องว่างมีคุณสมบัติเดียวกันกับโปรไฟล์ก่อนหน้าและมีระนาบควบคุมเดียวกัน แต่มีแฟริ่งด้านบนและด้านล่างเพื่อซ่อนช่องว่าง

การออกแบบปีกทั้งหมดนี้เป็นเรื่องปกติสำหรับสปาร์และสร้างห่วงยึดสำหรับเครื่องบินที่ควบคุมด้วยวิทยุ การออกแบบเหล่านี้ไม่มีข้อยกเว้นเป็นวิธีเดียวที่จะใช้ลิ้นปีกผีเสื้อและปีกในทางเทคนิคได้ และโซลูชันอื่นๆ อีกมากมายก็สามารถปรับเปลี่ยนให้เข้ากับสิ่งเหล่านี้ได้

รูปร่าง C หรือเสากระโดงกล่อง?

สำหรับเครื่องบินของฉัน ฉันเลือกโครงไม้รูปตัว C ที่มีขอบนำที่แข็งแกร่งและเสากระโดงแนวตั้งที่เรียบง่าย ปีกทั้งหมดหุ้มด้วยบัลซาเพื่อความแข็งแกร่งและความสวยงามในการบิด

ไม้ถูกเลือกมาแทนที่ท่อพลาสติก เนื่องจากเครื่องบินได้รับการออกแบบให้ทำมุมภายใน 2 องศา และข้อต่อท่อพลาสติกที่อยู่ตรงกลางปีกจะไม่สามารถทนต่อแรงดัดงอเป็นเวลานานได้ โปรไฟล์สปาร์รูปตัว C นั้นเป็นที่นิยมมากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับโปรไฟล์ I-beam เนื่องจากต้องทำช่องในสปาร์ตามความยาวทั้งหมดเพื่อติดตั้งในกระจังหน้า ความซับซ้อนที่เพิ่มเข้ามานี้ไม่ได้ส่งผลให้อัตราส่วนความแข็งแรงและน้ำหนักของสปาร์เพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด บ็อกซ์สปาร์ก็ถูกปฏิเสธเช่นกันเพราะมันเพิ่มน้ำหนักได้มาก แต่ก็ไม่ได้สร้างยากขนาดนั้นและเป็นหนึ่งในสิ่งที่ดีที่สุดในแง่ของความแข็งแกร่ง เสากระโดงแนวตั้งที่เรียบง่ายรวมกับแฟริ่งแบบวนเป็นทางเลือกในการออกแบบปีก เมื่อปีกที่เหลือถูกหุ้มและแข็งแรงเพียงพอโดยไม่ต้องมีอุปกรณ์รองรับเพิ่มเติม

• สปาร์ สปาร์วิงได้รับการออกแบบให้ดูดซับแรงดัดงอจากการยกปีก ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อดูดซับแรงบิดที่เกิดจากแรงแอโรไดนามิกของปีก และรับภาระบนผิวหนังของปีก การกระจายโหลดนี้เหมาะสำหรับการบรรทุกที่เบาและมีประสิทธิภาพมาก เนื่องจากแต่ละส่วนจะเข้าที่พอดีกันพอดี
• เสากระโดงปีกทำจากไม้ดอกเหลืองและมีขนาด ¼ x ½ x 24'' ไม้เบสวูดถูกเลือกเป็นวัสดุเพราะใช้งานได้ดีและมีความแข็งแรงต่อน้ำหนักได้ดี นอกจากนี้ความสะดวกในการซื้อแท่งขนาดที่เหมาะสมในร้านค้าเฉพาะนั้นน่าดึงดูดใจเนื่องจากฉันไม่มีเครื่องจักรงานไม้สำหรับเลื่อยกระดาน
• โครงปีกทำจากแผ่นลินเด็นหนา 1/32 นิ้ว ซึ่งติดอยู่กับปีกที่ด้านบนและด้านล่าง โครงดังกล่าวมีความจำเป็นเนื่องจากช่วยเพิ่มความแข็งแกร่งและความแข็งแกร่งของปีกได้อย่างมาก แม้จะมีน้ำหนักเบามากก็ตาม
• ขอบท้ายปีก/เสากระโดงหลังทำจากแผ่นบัลซาหนา 1/16 นิ้ว ซึ่งช่วยเพิ่มความแข็งแกร่งในการบิดตัว รวมทั้งทำให้ซี่โครงปีกเป็นอันหนึ่งอันเดียวกัน และติดระนาบควบคุมไว้ที่ด้านหลังของซี่โครง

การออกแบบซี่โครงโดยใช้ AutoCAD

ปรากฎว่าการทำซี่โครงสำหรับปีกสี่เหลี่ยมคางหมูอาจเป็นกิจกรรมที่สร้างแรงบันดาลใจ มีหลายวิธี: วิธีแรกจะขึ้นอยู่กับการตัดส่วนปีกออกโดยใช้ลายฉลุ ขั้นแรกสำหรับส่วนรากและจากนั้นสำหรับปลายปีก ประกอบด้วยการเชื่อมต่อโปรไฟล์ทั้งสองเข้าด้วยกันโดยใช้สลักเกลียวและดึงส่วนอื่นๆ ทั้งหมดเข้าด้วยกัน วิธีนี้ดีเป็นพิเศษสำหรับการทำปีกตรง ข้อจำกัดหลักของวิธีนี้คือเหมาะสำหรับปีกที่ตีบเล็กน้อยเท่านั้น ปัญหาเกิดขึ้นเนื่องจากการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของมุมระหว่างส่วนกำหนดค่าโดยมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างคอร์ดของส่วนปลายและคอร์ดของรากปีก ในกรณีนี้ อาจเกิดปัญหาระหว่างการประกอบเนื่องจากการเสียไม้จำนวนมาก มุมที่แหลมคม และขอบซี่โครงที่ต้องถอดออก ดังนั้นฉันจึงใช้วิธีการของตัวเอง โดยสร้างเทมเพลตของตัวเองสำหรับซี่โครงแต่ละซี่ จากนั้นจึงกลึงเพื่อให้ได้รูปทรงปีกที่สมบูรณ์แบบ งานกลายเป็นเรื่องยากกว่าที่ฉันคาดไว้ เนื่องจากรูปแบบของส่วนรูตแตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากส่วนปลาย และโปรไฟล์ทั้งหมดที่อยู่ระหว่างนั้นเป็นการรวมกันของสองส่วนก่อนหน้า พร้อมด้วยการบิดและความตึงเครียด ฉันใช้ Autodesk AutoCAD 2012 Student Addition เป็นโปรแกรมออกแบบของฉัน เพราะในอดีตฉันสนุกมากกับมันเมื่อสร้างโมเดลเครื่องบิน RC การออกแบบซี่โครงเกิดขึ้นในหลายขั้นตอน

ทุกอย่างเริ่มต้นด้วยการนำเข้าข้อมูล วิธีที่เร็วที่สุดที่ฉันพบในการนำเข้า airfoil (โปรไฟล์สามารถพบได้ในฐานข้อมูล airfoil ของ UIUC) ลงใน AutoCAD คือการสร้างไฟล์สเปรดชีต Excel เป็นตารางที่มีคอลัมน์พิกัด x และ y สำหรับจุด airfoil สิ่งเดียวที่ควรตรวจสอบอีกครั้งคือจุดแรกและจุดสุดท้ายสอดคล้องกันหรือไม่: คุณได้รูปทรงปิดหรือไม่ จากนั้นคัดลอกผลลัพธ์กลับไปยังไฟล์ txt แล้วบันทึก เมื่อเสร็จแล้ว คุณควรย้อนกลับและเน้นข้อมูลทั้งหมดในรายการ ในกรณีที่คุณแทรกส่วนหัวโดยไม่ตั้งใจ จากนั้น AutoCAD จะรันคำสั่ง "spline" และ "paste" เพื่อทำเครื่องหมายจุดร่างภาพแรก กด "Enter" จนกระทั่งสิ้นสุดกระบวนการ โดยพื้นฐานแล้วแอร์ฟอยล์ได้รับการประมวลผลในลักษณะที่แต่ละคอร์ดกลายเป็นองค์ประกอบที่แยกจากกัน ซึ่งค่อนข้างสะดวกสำหรับการเปลี่ยนสเกลและเรขาคณิต

การเขียนแบบและตำแหน่งสัมพันธ์ของโปรไฟล์ตามแผน ขอบนำและส่วนประกอบด้านข้างจะต้องได้รับการปรับอย่างระมัดระวังตามขนาดที่ต้องการ โดยคำนึงถึงความหนาของผิวหนังด้วย ดังนั้นในการวาดภาพ เสากระโดงควรแคบกว่าที่เป็นจริง ขอแนะนำให้สร้างเสากระโดงและขอบนำให้สูงกว่าความเป็นจริงเพื่อให้รูปแบบมีความเท่าเทียมกันมากขึ้น นอกจากนี้ร่องบนเสากระโดงจะต้องอยู่ในตำแหน่งในลักษณะที่ส่วนที่เหลือของเสากระโดงพอดีกับซี่โครง แต่ยังคงเป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัส

ภาพประกอบนี้แสดงให้เห็นฟองอากาศหลักก่อนที่จะแยกย่อยออกเป็นฟองอากาศที่อยู่ตรงกลาง

เสากระโดงและขอบนำเชื่อมต่อเข้าด้วยกันเพื่อให้สามารถแยกออกจากการก่อสร้างได้ในภายหลัง

ใบพัดอากาศถูกผสมเข้าด้วยกันเพื่อสร้างรูปทรงปีกโดยมองเห็นสปาร์และขอบนำมองเห็นได้

เสากระโดงและขอบนำออกโดยใช้การดำเนินการ "ลบ" และแสดงส่วนที่เหลือของปีก

ปีกถูกขยายโดยใช้ฟังก์ชัน "solidedit" และ "shell" ถัดไป ระนาบของส่วนรากของปีกและส่วนปลายจะถูกเลือกตามลำดับ ลบออก และสิ่งที่ได้คือผิวหนังปีก ดังนั้นผิวหนังปีกด้านในจึงเป็นพื้นฐานของซี่โครง

การใช้ฟังก์ชัน "ระนาบส่วน" จะสร้างภาพร่างของแต่ละโปรไฟล์

หลังจากนี้ภายใต้คำสั่ง "ระนาบส่วน" ให้เลือกการสร้างส่วน ด้วยคำสั่งนี้ โปรไฟล์ที่สร้างขึ้นที่จุดโปรไฟล์ทั้งหมดสามารถแสดงได้ เพื่อช่วยจัดตำแหน่งซี่โครงปีก ฉันขอแนะนำอย่างยิ่งให้สร้างเส้นแนวนอนในแต่ละส่วนตั้งแต่ขอบท้ายของปีกไปจนถึงขอบนำ วิธีนี้จะช่วยให้ปีกอยู่ในแนวที่ถูกต้องหากสร้างด้วยแรงบิดและทำให้มันตรงด้วย

เนื่องจากเทมเพลตเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาให้พอดีกับหนังปีก เส้นด้านในของโปรไฟล์จึงเป็นเส้นที่ถูกต้องสำหรับการสร้างซี่โครง

ตอนนี้ซี่โครงทั้งหมดมีป้ายกำกับโดยใช้คำสั่ง "ข้อความ" ก็พร้อมที่จะพิมพ์แล้ว ในแต่ละหน้าที่มีสัน ฉันวางกล่องแผนผังพร้อมแท่นสำหรับพิมพ์บนเครื่องพิมพ์ ซี่โครงเล็กสามารถพิมพ์บนกระดาษหนาได้ ในขณะที่แอร์ฟอยล์ขนาดใหญ่สามารถพิมพ์บนกระดาษธรรมดาได้ จากนั้นจึงเสริมความแข็งแรงก่อนตัด

อะไหล่ครบชุด

หลังจากออกแบบปีก วิเคราะห์และเลือกชิ้นส่วนทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการผลิตแบบจำลองเครื่องบินแล้ว ก็จัดทำรายการทุกสิ่งที่จำเป็นสำหรับการก่อสร้าง

ฉันคิดว่าแนวคิดของโปรไฟล์นั้นชัดเจนสำหรับทุกคน จำไว้ว่า “รูปโปรไฟล์และรูปหน้าผาก”...

โปรไฟล์ปีกในการไหล

พูดง่ายๆ ก็คือนี่คือภาพตัดขวางของปีก (ไม่ใช่ปีก แต่เป็นปีก เราเห็นด้วยกับเรื่องนี้)

อย่างไรก็ตาม หากจะกล่าวง่ายๆ ก็คือ ไม่ใช่เพราะว่า โปรไฟล์ปีก- ในภาษาราชการ นี่เป็นหนึ่งในองค์ประกอบหลักที่สร้างเครื่องบินและเครื่องบินโดยเฉพาะ เนื่องจากปีกยังคงเป็นส่วนสำคัญของปีก การรวมกันของโปรไฟล์จำนวนหนึ่งประกอบขึ้นเป็นปีกทั้งหมด และอาจแตกต่างกันไปตลอดช่วงปีกทั้งหมด และวัตถุประสงค์ของเครื่องบินและวิธีการบินก็ขึ้นอยู่กับว่าเครื่องบินเป็นอย่างไร ตัวอย่างเช่น เครื่องบินที่มีความเร็วสูงและอยู่ในระดับความสูงสูงมักจะมีความบางอยู่เสมอ โปรไฟล์ปีกด้วยแนวหน้าอันเฉียบคม ตัวแทนที่มีชื่อเสียงของคลาสนี้คือเครื่องบิน MIG-25 และ MIG-31 ในเวลาเดียวกัน สายการบินโดยสารส่วนใหญ่มีโปรไฟล์ที่มีความหนาสัมพัทธ์มากและมีขอบนำที่โค้งมน

มีโปรไฟล์อยู่ไม่กี่ประเภท แต่รูปร่างของพวกมันโดยพื้นฐานแล้วจะเป็นรูปทรงหยดน้ำเสมอ การตกลงตามแนวนอนที่ยืดเยื้ออย่างมาก อย่างไรก็ตาม การหยดนี้มักจะยังห่างไกลจากความสมบูรณ์แบบ เนื่องจากความโค้งของพื้นผิวด้านบนและด้านล่างแตกต่างกันไปตามประเภทต่างๆ เช่นเดียวกับความหนาของโปรไฟล์เอง คลาสสิกคือเมื่อด้านล่างใกล้กับระนาบ และด้านบนจะนูนตามกฎบางอย่าง นี่คือสิ่งที่เรียกว่าโปรไฟล์แบบอสมมาตร แต่ก็มีแบบสมมาตรเช่นกันเมื่อด้านบนและด้านล่างมีความโค้งเท่ากัน

แต่ละตัวอย่างจะได้รับการคำนวณทางคณิตศาสตร์ตามกฎหมายของราชินีแห่งวิทยาศาสตร์การบินแห่งอากาศพลศาสตร์ จากนั้นจะถูกเป่าในอุโมงค์ลมในโหมดต่างๆ เพื่อจำลองสภาพการบินและรวบรวมคุณลักษณะที่จำเป็น

วิวัฒนาการของปีกโปรไฟล์ พัฒนาการทางประวัติศาสตร์ของ NASA

ข้อมูลทั้งหมดที่ได้รับสามารถนำมาใช้โดยนักพัฒนาเครื่องบินต่างๆ (ตั้งแต่ผู้สร้างแบบจำลองเครื่องบินไปจนถึงเครื่องบินสมัยใหม่) เพื่อเลือกตัวเลือกที่เหมาะสม มีสิ่งที่เรียกว่าตารางโปรไฟล์ด้วยซ้ำ และโปรไฟล์ปีกที่เรากำลังพูดถึงนั้น จริงๆ แล้วเรียกว่าอากาศพลศาสตร์ได้แม่นยำกว่า โปรไฟล์ปีกเพราะนี่เป็นหนึ่งในคำศัพท์หลักที่หลักอากาศพลศาสตร์ใช้

การพัฒนาโปรไฟล์แอโรไดนามิกได้ดำเนินการมาเกือบตั้งแต่เริ่มต้นประวัติศาสตร์การบินและยังคงดำเนินการอยู่จนถึงทุกวันนี้

ดำเนินการในสถาบันเฉพาะทาง ตัวแทนที่ฉลาดที่สุดของสถาบันประเภทนี้ในรัสเซียคือ TsAGI - Central Aerohydrodynamic Institute ซึ่งตั้งชื่อตามศาสตราจารย์ N.E. จูคอฟสกี้. และในสหรัฐอเมริกา หน้าที่ดังกล่าวดำเนินการโดยศูนย์วิจัยแลงลีย์ (แผนกหนึ่งของ NASA)

คลิกรูปภาพได้

สำหรับความเร็วต่ำ

เมื่อทำความคุ้นเคยกับแนวคิดพื้นฐานแล้ว เราจะพิจารณาคุณลักษณะของอากาศพลศาสตร์ของโปรไฟล์ปีกด้วยค่าการออกแบบที่แตกต่างกันของ Re

โมเดลที่บินช้าที่สุดคือโมเดลในอาคารของคลาส F1D ความเร็วในการบินต่ำมากจนไม่ได้ศึกษาอากาศพลศาสตร์เลย นอกจากคลาสนี้แล้ว ตัวเลขดังกล่าวไม่ได้ใช้ที่อื่นเลย จริงๆ แล้วไม่มีโปรไฟล์ปีกอยู่ที่นั่น แม่นยำยิ่งขึ้น มันจะสลายตัวเป็นฟิล์มโค้งที่มีความหนาหลายไมครอนที่บางที่สุด เราจะไม่พูดถึงโมเดลดังกล่าวเพิ่มเติม - พวกมันเฉพาะเจาะจงเกินไป

ยานพาหนะความเร็วต่ำถัดไปคือโมเดลคลาส F1 ที่บินได้อย่างอิสระ อย่างที่คุณทราบ สำหรับโมเดลเหล่านี้ ภารกิจหลักคือการเพิ่มเวลาในการลอยขึ้นไปในอากาศให้สูงสุด เนื่องจากกฎเกณฑ์จำกัดขั้นต่ำ (อัตราส่วนของน้ำหนักของแบบจำลองต่อพื้นที่ปีก) จากนั้นระยะเวลาการบินจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากค่า Su ที่เป็นไปได้สูงสุด ในกรณีนี้ คุณภาพอากาศพลศาสตร์ไม่ได้ดีที่สุด แต่ก็ไม่สำคัญ แม้แต่ในคลาส F1 ก็ใช้โปรไฟล์ต่างกัน ลองหาดูว่าทำไม?

บนเครื่องร่อนที่บินอย่างอิสระ - คลาส F1A จะใช้โปรไฟล์ที่มีความโค้งมาก พวกมันช่วยให้คุณบินด้วยความเร็วต่ำสุดที่เป็นไปได้โดยมีค่า Su ที่สูงมาก มักใช้โปรไฟล์ Benedek ซึ่งมีการปรับเปลี่ยนเล็กน้อย ตอนนี้โปรไฟล์ของ Makarov-Kochkarev นักกีฬามอสโกชื่อดังกำลังได้รับความนิยมในหมู่นักกีฬาระดับชาติ:

โปรไฟล์ดังกล่าวมีคุณสมบัตินี้ - ทำงานที่ค่า Re ต่ำ ในกรณีนี้ ความดันความเร็วมีขนาดเล็ก และความดันที่ลดลงที่ยอมรับได้ตามแนวส่วนโค้งด้านบนของโปรไฟล์ก็มีน้อยเช่นกัน การทำงานที่มุมของการโจมตีใกล้กับมุมวิกฤตทำให้เกิดภัยคุกคามต่อการหยุดชะงักของโฟลว์และความล้มเหลวของโมเดล เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการไหลจึงใช้มาตรการพิเศษ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเพื่อเพิ่มความหนาของชั้นขอบเขต (ชั้นขอบเขตหนามีความเสถียรมากกว่า) จะใช้วัสดุที่มีความหยาบเพิ่มขึ้นเพื่อปกปิดปีก พื้นผิวที่ขรุขระจะมีแรงเสียดทานต่ออากาศมากกว่าพื้นผิวเรียบ แน่นอนว่าสิ่งนี้จะลดอัตราส่วนการยกต่อการลาก แต่ช่วยให้สามารถใช้มุมการโจมตีที่ใหญ่ขึ้นและ Su ที่มากขึ้น ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญในการเพิ่มระยะเวลาการบิน ปัจจุบันมีการใช้ฟิล์มสองชั้นพิเศษที่มีพื้นผิวหยาบ ในอดีต - กระดาษใยยาวมายคาเลนท์

เราได้กล่าวถึงระบบการไหลสองแบบแล้ว - แบบราบเรียบและแบบปั่นป่วน ข้อดีของการไหลแบบราบเรียบรอบโปรไฟล์คือแรงเสียดทานของปีกกับอากาศต่ำ และเป็นผลให้มีการลากโปรไฟล์ที่ต่ำกว่า แต่การไหลแบบราบเรียบในชั้นขอบเขตจะช่วยลดความต้านทานต่อการแยกตัวออกจากโปรไฟล์เมื่อมุมการโจมตีเพิ่มขึ้น ชั้นขอบเขตที่ปั่นป่วนแตกออกช้ากว่าชั้นลามิเนตที่มุมการโจมตีขนาดใหญ่และ Su ขนาดใหญ่ เพื่อเพิ่มคุณสมบัติการรับน้ำหนักของส่วนกำหนดค่าบนปีกของเครื่องร่อน F1A เป็นพิเศษ เครื่องสั่นซึ่งสร้างกระแสน้ำวนในชั้นขอบเขตและเพิ่มความต้านทานต่อการแยกตัว ส่วนใหญ่แล้ว turbulator จะเป็นด้ายเส้นเล็กที่ติดกาวสองสามมิลลิเมตรจากจมูกโปรไฟล์บนพื้นผิวด้านบนของปีก เพื่อไม่ให้เกิดการพังทลายของการไหลก่อนเวลาอันควร บางครั้งจึงติดกาวในลักษณะซิกแซก โปรไฟล์ของเครื่องร่อน F1A ได้รับการปรับให้เหมาะกับโหมดการบินเพียงโหมดเดียวเท่านั้น - ทะยานขึ้นเนื่องจากในระหว่างการกระชับเส้นชีวิตให้แน่นคุณสมบัติทางอากาศพลศาสตร์ของมันมีบทบาทรอง

รุ่นเครื่องยนต์ยางของคลาส F1B นอกเหนือจากการโฉบแล้วยังมีโหมดการบินด้วยมอเตอร์อีกด้วย เนื่องจากความเร็วการบินของมอเตอร์ต่ำ โมเดลเหล่านี้จึงมักใช้โปรไฟล์เดียวกันกับ F1A นักสร้างโมเดลบางคนใช้โปรไฟล์ที่มีความโค้งน้อยกว่า ความจริงก็คือความโค้งของโปรไฟล์ที่สูงยังกำหนดการลากโปรไฟล์ที่สำคัญของปีกด้วย ในโหมดมอเตอร์ ไม่จำเป็นต้องใช้ค่า Su ที่สูง และการลากโปรไฟล์ที่เพิ่มขึ้นที่มุมการโจมตีต่ำจะช่วยลดอัตราการไต่ระดับ

นักกีฬาบางคนในคลาสนี้นำไปใช้ได้สำเร็จการควบคุมชั้นขอบเขต - เมื่อต้องการทำเช่นนี้ จะมีการเจาะรูสองแถวที่ผิวหนังปีกด้านบน - ในบริเวณสุญญากาศสูงสุดและไม่ไกลจากขอบท้ายของปีกซึ่งมีสุญญากาศต่ำ:

เนื่องจากความแตกต่างของความดันอากาศส่วนหนึ่งจึงถูกดูดออกผ่านรูแถวที่สองและจ่ายเข้าไปในช่องปีกไปยังแถวหน้า - ไปยังโซนสุญญากาศสูงสุด การจ่ายอากาศเพิ่มเติมไปยังโซนนี้จะทำให้แผงกั้นการไหลเลื่อนไปยังมุมการโจมตีที่สูงขึ้น ส่งผลให้ค่า Su สูงขึ้น ในการผ่าน เราสังเกตว่าการเป่าและดูดชั้นขอบเขตนั้นใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องบินขนาดใหญ่ (เครื่องบินรบ) ในระหว่างโหมดการบินขึ้นและลง อย่างไรก็ตาม มีตัวเลข Re ที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง

การทำงานแบบสองโหมดของปีกในรุ่นจับเวลาของคลาส F1C มีความสำคัญอย่างยิ่ง ในที่นี้ เวลาการบินของมอเตอร์ถูกจำกัดไว้อย่างเคร่งครัดที่ห้าวินาที และด้วยกำลังของมอเตอร์ที่เท่ากัน ระดับความสูงในการขึ้นบินจะถูกกำหนดโดย Cx ของปีก หากคุณใส่โปรไฟล์ที่มี F1A ไว้บนตัวจับเวลา ระดับความสูงในการบินขึ้นจะลดลง ซึ่งไม่ได้รับการชดเชยโดย Su ที่สูงกว่าในระหว่างขั้นตอนการโฮเวอร์ ดังนั้น โปรไฟล์สำหรับโมเดลตัวจับเวลาจึงถูกเลือกเป็นการประนีประนอมระหว่างค่า Cx ต่ำที่การยกเป็นศูนย์ (ตัวจับเวลาจะออกจากแนวตั้ง) และค่า Cy ที่สูง

หลังจากขึ้นระดับความสูงและดับเครื่องยนต์ ปีกจะขยายจนเต็มช่วง จากการสังเกตของผู้เขียนในรอบชิงชนะเลิศของการแข่งขันชิงแชมป์รัสเซียครั้งล่าสุด แบบจำลองของ Fuzeev บินได้ไม่สูงกว่าผู้ชนะคนอื่นๆ ความหนาของปีกพับที่สูงส่งมีผล อย่างไรก็ตามในช่วงที่ทะยานขึ้นมันไม่ทิ้งความหวังสำหรับรุ่นอื่น ๆ เนื่องจาก Leonid ใช้โปรไฟล์เครื่องร่อน Makarov-Kochkarev ล้วนๆ ที่มีความโค้งมาก

โปรไฟล์ของโมเดลบินอิสระได้รับการตรวจสอบอย่างละเอียด เนื่องจากประวัติศาสตร์การพัฒนาอันยาวนานได้ก่อให้เกิดความสมบูรณ์แบบทางเทคนิคที่สูงมาก นักสร้างโมเดลมักถูกล่อลวงให้ยืมโซลูชันสำเร็จรูปจากคลาส F1 สำหรับโมเดลที่ควบคุมด้วยวิทยุเป็นระยะ ผู้เขียนเริ่มคุ้นเคยกับหนึ่งในโซลูชั่นเหล่านี้ - เครื่องร่อนชิงแชมป์ F1A แบบคลาสสิกซึ่งดัดแปลงเป็นเครื่องควบคุมด้วยวิทยุเพื่อประสิทธิภาพในระดับเครื่องร่อนข้ามประเทศ - ในการแข่งขันระดับนานาชาติของสถานประกอบการผลิตเครื่องบินใน Orel MAP-2003 เมื่อปีที่แล้ว การออกแบบนี้นำโดยนักกีฬาหนุ่มจาก Zaporozhye จากมุมมองของความบันเทิง นี่เป็นทางออกที่น่าสนใจ อย่างไรก็ตาม ในแง่ของประสิทธิภาพการบิน มันไม่น่าสนใจสำหรับจุดประสงค์ด้านกีฬา โปรไฟล์ที่มีความโค้งมากเหมาะสำหรับการบินโมเดลพร้อมกับการไหลของอากาศที่ความเร็วสัมพัทธ์ขั้นต่ำเท่านั้น ความพยายามที่จะบังคับเครื่องร่อนต่อต้านแม้แต่ลมอ่อน ๆ แสดงให้เห็นว่ามันไม่เหมาะสำหรับการบินที่มีการควบคุม - เครื่องร่อนถูกลมพัดปลิวไปหรือเพียงแค่ตกลงมาจากที่สูง

สำหรับความเร็วสูง

โปรไฟล์ดังกล่าวทำงานได้ไม่ดีในโหมดบินขึ้นและลงเมื่อความเร็วการบินต่ำ เครื่องบินที่มีโปรไฟล์ดังกล่าวมีลักษณะการหมุนที่ไม่ดีและมีมุมวิกฤตเล็กน้อยในการโจมตี จมูกที่แหลมคมและพื้นผิวด้านบนเกือบแบนของโปรไฟล์ทำให้เกิดความล้มเหลวในการไหลได้ง่าย ดังนั้นเครื่องบินดังกล่าวจึงต้องลงจอดด้วยความเร็วสูงซึ่งต้องใช้ทักษะนักบินสูง หมายเลข Re โดยทั่วไปสำหรับโปรไฟล์กลุ่มนี้สามารถเกิน 1,000,000 ได้อย่างง่ายดาย

เครื่องบินแอโรบิก

สำหรับเครื่องบินผาดโผน เช่นเดียวกับข้อกำหนดอื่นๆ ความสมมาตรของลักษณะการบินสำหรับการบินตั้งตรงและการบินกลับเป็นสิ่งสำคัญ ดังนั้นปีกของพวกมันจึงใช้โปรไฟล์ที่สมมาตรโดยเฉพาะ ความหนาสัมพัทธ์ของโปรไฟล์ถูกกำหนดตามตัวเลข Re โดยประมาณเมื่อทำการแสดงตัวเลข สำหรับไม้แอโรบิกคลาสสิก ความหนาของโปรไฟล์โดยทั่วไปคือ 12-15% เพื่อให้แน่ใจว่าการใช้รูปทรงแผงลอย เช่น "เกลียวเหล็กไขจุก" และ "กระบอกเหล็กเกลียว" มีคุณภาพสูง ส่วนจมูกโปรไฟล์จึงมีรัศมีการปัดเศษที่ค่อนข้างเล็ก

แมลงวันพัดยังได้รับการออกแบบให้บินผาดโผนด้วยความเร็วที่ต่ำกว่ามาก สำหรับพวกเขาแล้ว โหมดที่ราบรื่นมากกว่าโหมดแผงลอยที่คมชัดเป็นสิ่งสำคัญ ความหนาของโปรไฟล์ที่นี่สูงถึง 20% และมีรัศมีความโค้งมนที่ใหญ่ที่สุดของจมูกโปรไฟล์ เหตุใดรัศมีการปัดเศษจึงส่งผลต่อลักษณะแผงลอยเช่นนี้ ให้เราหันไปใช้รูปแบบการไหลรอบๆ โปรไฟล์หนา โดยมีจมูกทู่ในมุมการโจมตีต่ำและสูง

จะเห็นได้อย่างชัดเจนว่าจุดแยกของชั้นขอบเขตบนและล่างเคลื่อนไปตามเจเนราทริกซ์ของจมูกเมื่อมุมการโจมตีเปลี่ยนไป ดังนั้นการเปลี่ยนไปใช้แผงไหลที่มีมุมการโจมตีเพิ่มขึ้นจึงเกิดขึ้นที่นี่ในภายหลังและราบรื่นยิ่งขึ้น

สำหรับจมูกที่แหลมคม การเคลื่อนไหวดังกล่าวจะทำให้ความเร็วการไหลเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเฉพาะจุด ณ จุดที่จมูกสูงชัน การเพิ่มขึ้นดังกล่าวกระตุ้นให้เกิดการแยกชั้นขอบเขตก่อนหน้านี้ออกจากจมูกของโปรไฟล์ก่อนหน้านี้ บนกราฟ Cy=f(a) แสดงได้ดังนี้:

กรณีพิเศษของไม้ลอยคือเครื่องบินฝึก โดยทั่วไปแล้ว การรวมชื่อเหล่านี้ในเครื่องบินลำเดียวอาจไม่ถูกต้องทั้งหมด โครงสร้างนูนแบนของ ClarkY ซึ่งมีความหนาสัมพัทธ์ 15-18% เหมาะอย่างยิ่งสำหรับเครื่องบินฝึก สิ่งอื่นๆ ที่เท่ากันคือให้ความเร็วแผงลอยที่ปีกต่ำกว่า ซึ่งสำคัญมากสำหรับการฝึกซ้อม อย่างไรก็ตามการฝึกทักษะการบินผาดโผนนั้นไม่สะดวกเนื่องจากมีลักษณะไม่สมดุลที่เด่นชัด โมเดลการฝึกจะต้องมีโปรไฟล์และน้ำหนักบรรทุกของปีกเหมือนกับโมเดลแอโรบิกที่นักบินจะบินในการแข่งขัน

ไม่มีหาง

นอกจากเครื่องบินธรรมดาที่มีครีบแล้ว ยังมีเครื่องบินที่ไม่มีครีบอีกด้วย บ่อยครั้งที่กระดูกงูยังคงได้รับการเก็บรักษาไว้ในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่ง แต่ไม่มีตัวกันโคลงเลย เราจะไม่พูดถึงข้อดีและข้อเสียของการออกแบบตามหลักอากาศพลศาสตร์ที่นี่ การทรงตัวและการทรงตัวตามยาวของเครื่องบินดังกล่าวทำได้โดยใช้เทคนิคการออกแบบต่างๆ แต่หากปีกที่ไม่มีหางไม่ได้ถูกกวาด แต่เป็นแนวตรง วิธีเดียวที่จะรับประกันความสมดุลและความมั่นคงตามยาวของเครื่องบินคือการใช้โปรไฟล์ที่ทรงตัวได้เองบนปีก:

ดังที่เห็นได้ว่าในโปรไฟล์ดังกล่าว ความโค้งจะเปลี่ยนเครื่องหมายไปตามคอร์ด ส่วนหน้าของโปรไฟล์จะนูนขึ้น ด้านหลังจะนูนลง โปรไฟล์ดังกล่าวเรียกอีกอย่างว่ารูปตัว S เนื่องจากเส้นกลางของโปรไฟล์มีลักษณะคล้ายตัวอักษรละติน S โปรไฟล์เหล่านี้มีความพิเศษอย่างไร สำหรับใบพัดแบบอสมมาตรแบบธรรมดา เมื่อมุมการโจมตีเพิ่มขึ้น จุดที่ใช้แรงแอโรไดนามิก R จะเลื่อนไปข้างหน้าตามแนวคอร์ดใบพัด ในกรณีนี้ โมเมนต์ของปีกซึ่งมีส่วนช่วยยกจมูกของเครื่องบินจะเพิ่มขึ้นตามมุมการโจมตีที่เพิ่มขึ้น ปีกที่มีโครงร่างโดยตัวมันเองโดยไม่มีขนหางจะไม่สามารถคงตัวได้ ตรงกันข้ามกับโปรไฟล์ S ในช่วงของมุมการบินของการโจมตี การเพิ่มขึ้นของมุมนี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของจุดที่ใช้แรงตามหลักอากาศพลศาสตร์ตามแนวเส้นลมด้านหลัง เป็นผลให้ช่วงเวลาการดำน้ำปรากฏขึ้น โดยมีแนวโน้มที่จะทำให้มุมการโจมตีกลับคืนสู่ค่าเดิม

น่าเสียดายที่ชีวิตไม่เคยเกิดขึ้นหากไม่ได้เติมแมลงวันลงในครีมลงในถังน้ำผึ้ง ดังนั้นมันอยู่ที่นี่ แมลงวันหนักในครีม: โปรไฟล์ S มีค่าขีดจำกัด Su ต่ำกว่าอย่างมาก สิ่งนี้บังคับให้ผู้ออกแบบเครื่องบินซึ่งมีความเร็วในการบินเท่ากับการออกแบบตามหลักอากาศพลศาสตร์ทั่วไป ต้องวางน้ำหนักที่น้อยกว่ามากบนปีกของเครื่องบินที่ไม่มีหาง กล่าวคือ เพื่อเพิ่มพื้นที่ปีกอย่างมีนัยสำคัญด้วยน้ำหนักเดียวกันกับเครื่องบินของ การออกแบบทั่วไป

สำเนา

เนื่องจากจุดประสงค์ของการคัดลอกแบบจำลอง จะต้องคัดลอกรูปทรงเรขาคณิตทั้งหมดของต้นฉบับ รวมไปถึงโปรไฟล์ปีกด้วย ไม่อย่างนั้น จะเป็นสำเนาแบบไหนครับ? อย่างไรก็ตาม จำนวนสำเนา Re นั้นต่ำกว่าต้นฉบับมาก โมเดลดังกล่าวจะบินได้อย่างไร?

ด้วยการลดและลดจำนวน Re ลงอย่างมาก คุณภาพแอโรไดนามิกจึงลดลง สำเนาที่ไม่ใช้มอเตอร์จะบินได้แย่กว่าต้นฉบับ สำหรับรุ่นต่างๆ ความหนืดของอากาศมีบทบาทมากกว่ามาก อย่างไรก็ตาม การลดลงของคุณสมบัติการบินไม่ได้ถือเป็นหายนะแต่อย่างใด ตามกฎแล้ว สำเนาไม่จำเป็นต้องมีลักษณะแอโรไดนามิกที่โดดเด่น นอกจากนี้ ตามกฎแล้วรุ่นมอเตอร์จะมีความจุพลังงานมากกว่าต้นฉบับที่คัดลอก เป็นผลให้คุณสมบัติการบินของพวกเขาเมื่อคัดลอกโปรไฟล์ปีกอย่างแม่นยำค่อนข้างน่าพอใจ มีกระทั่งตัวอย่างของการพึ่งพาแบบผกผันด้วย เครื่องบินปีกสองชั้นในสงครามโลกครั้งที่หนึ่งใช้ปีกที่บางและโค้งมาก ไม่ใช่เลยเพราะมันเหมาะสมที่สุดสำหรับการบิน Re number แต่ด้วยเหตุผลด้านการออกแบบและเทคโนโลยี - มันง่ายกว่าที่จะสร้างปีกค้ำยันของโครงสร้างผ้าใบไม้ เมื่อย้ายไปยังสำเนาที่ลดลง โปรไฟล์นี้จะเหมาะสมที่สุดมากกว่าต้นฉบับ

สำหรับเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงสมัยใหม่รุ่นต่างๆ จำเป็นต้องเบี่ยงเบนไปจากลักษณะแบบจำลองของโปรไฟล์ปีก เนื่องจากโปรไฟล์ที่บางมากของต้นฉบับที่มีจมูกที่แหลมคมจะกำหนดคุณสมบัติแผงลอยที่ไม่น่าพอใจอย่างยิ่งของสำเนา เราต้องทนกับสำเนาที่ไม่สมบูรณ์

เครื่องร่อนวิทยุ

ตามที่ระบุไว้ข้างต้น โปรไฟล์ปีกอย่างใดอย่างหนึ่งจะเหมาะสมที่สุดสำหรับหมายเลข Re ที่เฉพาะเจาะจงมากเท่านั้น ยิ่งโมเดลมีช่วงความเร็วในการบินที่กว้างขึ้นเท่าใด การเพิ่มประสิทธิภาพโปรไฟล์ปีกก็จะยิ่งยากขึ้นเท่านั้น ในบรรดารุ่นมีปีกทุกประเภท เครื่องร่อนวิทยุข้ามประเทศ F3B มีช่วงความเร็วในการบินที่ใหญ่ที่สุดช่วงหนึ่ง ในการออกกำลังกายเป็นระยะเวลาหนึ่ง เครื่องร่อนนี้จะได้รับประโยชน์จากการบินให้ช้าที่สุดเท่าที่จะทำได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพอากาศที่ไม่เอื้ออำนวย ความเร็วในการบินไม่เกิน 7 - 8 เมตร/วินาที ในการฝึกความเร็ว เครื่องร่อนจะถูกเร่งความเร็วด้วยความเร็ว 40 - 45 เมตร/วินาที เพื่อขยายขอบเขตของตัวเลข Re จึงมีการใช้กลไกปีกอย่างกว้างขวาง บนเครื่องร่อนข้ามประเทศการใช้เครื่องจักรจะอยู่ที่ขอบท้ายทั้งหมดของปีก: ที่ครึ่งรากของคอนโซลจะมีปีกนกที่ครึ่งท้ายจะมีปีกนกผสมตามกฎโดยมีปีกนก เป็นผลให้นักบินมีโอกาสในการบินเพื่อเปลี่ยนความโค้งที่มีประสิทธิภาพของโปรไฟล์ปีกโดยใช้กลไกเพื่อปรับให้เหมาะสมสำหรับโหมดการบินที่ต้องการ ตามกฎแล้ว มีการใช้โหมดสามโหมดหรือน้อยกว่าสี่โหมด ตั้งค่าล่วงหน้าระหว่างกระบวนการปรับแต่ง และนักบินเปลี่ยนการบิน ในโหมดเริ่มต้น ความโค้งจะสูงสุด สิ่งนี้ทำเพื่อเพิ่มค่าสูงสุดที่เป็นไปได้ของ Su ซึ่งกำหนดความเร็วของการกระชับบนเส้นเครื่องร่อนที่สัมพันธ์กับสายพ่วง ท้ายที่สุดแล้ว สิ่งนี้จะกำหนดความสูงของการปล่อยตัวด้วยความยาวของราวจับที่ถูกจำกัดตามกฎ ในกรณีนี้ Cx มีความสำคัญ และคุณภาพแอโรไดนามิกต่ำ แต่สิ่งนี้ไม่สำคัญ เนื่องจากพลังงานมาจากภายนอก - จากรถลากจูง นักบินสุดเท่ใช้โหมดที่ตั้งไว้ล่วงหน้าสองโหมดเมื่อเริ่มต้น - ที่จุดเริ่มต้นและสิ้นสุดด้วยความโค้งของโปรไฟล์ที่แตกต่างกัน ในโหมดโฮเวอร์ กลไกจะคืนความโค้งของโปรไฟล์กลับไปเป็นค่าเดิม ซึ่งคุณภาพแอโรไดนามิกจะสูงสุด สำหรับโหมดความเร็วสูง กลไกจะยกขอบท้ายของปีกขึ้นเล็กน้อย ทำให้เกิดความโค้งของโปรไฟล์ขั้นต่ำที่เทียบเท่ากัน Cx รับค่าต่ำสุด

ปัจจุบัน โปรไฟล์ที่พบบ่อยที่สุดสำหรับเครื่องร่อนข้ามประเทศคือซีรีส์ MH, RG และ HQ เมื่อปรับรูปทรงโปรไฟล์ให้เหมาะสม นักพัฒนาจะคำนึงถึงพฤติกรรมของลักษณะอากาศพลศาสตร์ในระหว่างการทำงานของกลไกปีก ต่อไปนี้คือโปรไฟล์ของรุ่น 16 ประเภทจากผู้เข้ารอบสุดท้ายของ F3B World Championship ปี 2001 หกรุ่นมีโปรไฟล์ MH-32 สองรุ่นแต่ละรุ่นใช้โปรไฟล์ HQW-3.0, RG-15 และ SD7037 ในรุ่นที่เหลือที่ไม่ได้รับรางวัล จะใช้โปรไฟล์ดั้งเดิม แต่ในการแข่งขันชิงแชมป์แห่งชาติยุโรปปี 2547 มีนักกีฬา MH-32 เพียงคนเดียวในสิบอันดับแรกเท่านั้น สถานที่ที่ได้รับรางวัลตกเป็นของ SD7032 และ RG-15

โปรไฟล์แบบง่าย

ในบางกรณี บ่อยครั้งด้วยเหตุผลด้านการออกแบบ รูปทรงของโปรไฟล์จะถูกทำให้ง่ายขึ้นเป็นแบบดั้งเดิมเมื่อเครื่องกำเนิดเป็นเส้นตรง บางครั้งพวกเขาก็มีเหตุผล ในกรณีอื่นๆ ก็ไม่เป็นเช่นนั้น เพื่อความชัดเจน เราจะยกตัวอย่างหนึ่งของกรณีดังกล่าว

ในช่วงสองสามปีที่ผ่านมา มีเครื่องบินรุ่นใหม่ประเภทใหม่ปรากฏขึ้น - F3AI (ฉันมาจากในร่ม - ในร่ม) ไม้ลอยในร่ม เครื่องบินในชั้นนี้มีการโหลดปีกน้อยมาก และบินด้วยตัวเลขเรย์โนลด์สที่ต่ำมาก หลายๆ ปีกมีปีกในรูปแบบของแผ่นดีโปรนตรงบางๆ ที่มีขอบคาร์บอนที่นำและต่อท้าย โปรไฟล์นี้มีค่า Su สูงสุดต่ำ อย่างไรก็ตาม สำหรับน้ำหนักปีกที่ต่ำมาก สิ่งนี้ไม่สำคัญ ลักษณะแผงลอยของโปรไฟล์ก็แย่มากเช่นกัน การบินของเครื่องบินชวนให้นึกถึงการกระพือปีกของแมลงปอมากกว่าการบินของนกกระสา อย่างไรก็ตาม เครื่องบินดังกล่าวแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพการบินแอโรบิก 3 มิติในระดับที่สูงมาก นี่คือตัวอย่างของการทำให้เข้าใจง่ายที่สมเหตุสมผล

ในความพยายามที่จะทำให้การผลิตปีกแบบจำลองการฝึกง่ายขึ้น ผู้เริ่มต้นบางคนต้องลดโปรไฟล์ให้เป็นรูปสามเหลี่ยมดั้งเดิม โดยที่จุดยอดสองจุดคือขอบนำและต่อท้ายที่แหลมคม และจุดที่สามคือหน้าแปลนด้านบนของสปาร์ ชั้นล่างวางอยู่บนพื้นเรียบของปีก อะไรจะง่ายกว่านี้? อย่างไรก็ตามการบินด้วยปีกดังกล่าวไม่น่าสนใจ ฤดูร้อนที่แล้วเมื่อดูความทรมานของผู้อยากเป็นนักออกแบบฉันรู้สึกเสียใจไม่ใช่สำหรับเขา แต่สำหรับเครื่องบิน - สำหรับการบินขึ้นห้าครั้งและการลงจอดสองครั้ง การปลูกที่เหลือทำด้วยอิฐ เมื่อสิ้นสุดวันบิน สิ่งที่เหลืออยู่ของโมเดล และเครื่องยนต์ก็เป็นฟืนที่น่าสมเพช โปรไฟล์ดังกล่าวมีค่า Su ต่ำในมุมการโจมตีที่รุนแรง และยังกระตุ้นให้เกิดกระแสน้ำที่ไหลเหมือนหิมะถล่ม แบบจำลองนี้เพียงแค่บินหัวส้นเท้าลงไปที่พื้น นี่คือตัวอย่างของการทำให้เข้าใจง่ายที่ไม่ยุติธรรม

สรุป

เนื่องจากโมเดลปีกที่หลากหลายนั้นมีขนาดใหญ่มาก เราจะไม่พิจารณารายละเอียดคุณสมบัติของโปรไฟล์ปีกที่ใช้ในโมเดลเหล่านั้น ให้เราสรุปโดยอธิบายลักษณะของอิทธิพลของพารามิเตอร์ทางเรขาคณิตของโปรไฟล์ที่มีต่อคุณสมบัติแอโรไดนามิก ดังนั้น:

1. ความหนาของโปรไฟล์ส่งผลต่อปริมาณการลาก การเพิ่มความหนาจะเพิ่มการลาก รวมถึงการยกเป็นศูนย์ด้วย ในทางอ้อม การเพิ่มความหนานำไปสู่การพังทลายของการไหลที่มุมการโจมตีที่สูงกว่าฟองอากาศแบบบาง การเพิ่มความหนาจากค่าน้อยเป็น 12–15% จะเพิ่มค่าสูงสุดของ Su ความหนาที่เพิ่มขึ้นอีกจะช่วยลดความมันลง หลังจาก 20% Cx เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว

2. รัศมีการปัดเศษของจมูกโปรไฟล์สัมพันธ์กับความหนาของโปรไฟล์ โดยส่วนใหญ่จะส่งผลต่อพฤติกรรมของโปรไฟล์ในมุมวิกฤตของการโจมตี ส่งผลทางอ้อมต่อการลากโปรไฟล์ ค่ารัศมีขนาดใหญ่สามารถใช้ได้เฉพาะกับตัวเลข Re ต่ำเท่านั้น

3. ความโค้งของโปรไฟล์ส่งผลต่อความไม่สมดุลของคุณสมบัติ ความโค้งที่เพิ่มขึ้นทำให้ Cy เพิ่มขึ้นด้วยจำนวน Re ที่ค่อนข้างเล็ก เมื่อ Re เพิ่มขึ้น ความโค้งของโปรไฟล์จะต้องลดลงเพื่อรักษาค่าการลากที่ยอมรับได้

4. เพื่อให้มั่นใจว่าโปรไฟล์มีประสิทธิภาพสูงในช่วงความเร็วที่หลากหลาย จำเป็นต้องใช้กลไกบนปีก ซึ่งจะเปลี่ยนความโค้งที่มีประสิทธิภาพของโปรไฟล์ขณะบินด้วยความเร็วที่แตกต่างกัน

5. คุณสมบัติของโปรไฟล์ปีกส่งผลต่อประสิทธิภาพของหางแนวนอนที่จำเป็นสำหรับการทรงตัวและความมั่นคงตามยาวของเครื่องบิน ซึ่งจะต้องนำมาพิจารณาเมื่อออกแบบแบบจำลองโดยรวม

ลักษณะของปีกหลักไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับโปรไฟล์ที่ใช้เท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ทางเรขาคณิตอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่งด้วย คำจำกัดความและลักษณะของอิทธิพลที่มีต่ออากาศพลศาสตร์ของปีกจะกล่าวถึงในส่วนที่สองของบทความ

ในช่วงต้นทศวรรษที่ 60 Richard Klein ตัดสินใจสร้างเครื่องบินกระดาษที่สามารถทนต่อลมแรงพอสมควร บินได้สูง และเหินได้ดี หลังจากการทดลองมากมาย เขาก็บรรลุเป้าหมาย วันหนึ่งริชาร์ดโชว์เครื่องบินของเขาให้ฟลอยด์ โฟเกลแมนดู เมื่อประเมินการบินแล้ว เพื่อนทั้งสองจึงตัดสินใจจดสิทธิบัตรสิ่งประดิษฐ์ของพวกเขา - ปีก "โปรไฟล์ขั้นบันได" ในเที่ยวบินครั้งหนึ่งไปยังสนามที่พี่น้องตระกูลไรท์เคยทำการบิน เครื่องบินลำดังกล่าวบินได้สูงถึง 122 เมตร

อากาศพลศาสตร์โปรไฟล์ ไคลน์-โฟเกลมาน แก้ไขแล้ว KFm (ในวรรณคดีอังกฤษ KFm) เป็นตัวแทนของโปรไฟล์ทั้งหมดรวมกันโดยมี "ขั้นตอน" หรือหลายอย่าง แต่ละโปรไฟล์มีลักษณะเฉพาะของตัวเองและพื้นที่การใช้งานที่เหมาะสมที่สุด

ขณะนี้มี 8 โปรไฟล์ QFm มาดูโปรไฟล์เหล่านี้กันดีกว่า

ในขณะที่แอร์ฟอลส์ “ทั่วไป” ส่วนใหญ่ถูกทำให้หนาขึ้นเพื่อเพิ่มแรงยก หรือบางลงเพื่อลดการลาก แต่โปรไฟล์ KFm อนุญาต พร้อมกันปรับปรุงคุณลักษณะทั้งสองนี้

แล้วมันเกิดขึ้นได้อย่างไร!

ตรงด้านหลังขั้นบันไดจะเกิดกระแสน้ำวนที่มั่นคงซึ่งในขณะเดียวกันก็กลายเป็นส่วนหนึ่งของโปรไฟล์ การไหลของอากาศที่ไหลรอบๆ โปรไฟล์ที่รวมกัน (แข็งบางส่วน หรือ "อากาศ") จะสร้างแรงยก และเนื่องจากส่วนหนึ่งของโปรไฟล์ (ในส่วนกระแสน้ำวน) การไหลของอากาศเสียดสีกับอากาศ การลากของปีกที่มีโปรไฟล์ KFm จึงต่ำกว่าความต้านทานของปีกที่คล้ายกันซึ่งมีโปรไฟล์ "ปกติ" อย่างเห็นได้ชัด ดังนั้นคุณภาพอากาศพลศาสตร์ของปีกที่มีโปรไฟล์ KFm จึงสูงกว่า นอกจากนี้ การปรากฏตัวของกระแสน้ำวนยังช่วยป้องกันไม่ให้กระแสน้ำหยุดนิ่ง ซึ่งจะเป็นการเพิ่มมุมวิกฤตของการโจมตี

โปรไฟล์คืออะไร? ไคลน์-โฟเกลมานอาจเป็นที่สนใจของผู้สร้างแบบจำลองเครื่องบิน?

ประการแรก ประสิทธิผลของโปรไฟล์ QPM แสดงให้เห็นที่ตัวเลข Reynolds ที่ต่ำ (เช่น ความเร็วและขนาดต่ำ) ซึ่งเป็นลักษณะของเครื่องบินขนาดเล็ก ประการที่สองการผลิตโปรไฟล์ KFm ค่อนข้างง่ายโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อสร้างจากวัสดุแผ่น (เช่นกระเบื้องเพดาน) ยิ่งไปกว่านั้น ในกรณีส่วนใหญ่ การใช้ CFM จะช่วยเพิ่มความแข็งของปีก

แน่นอนว่าทั้งหมดนี้ดูน่าดึงดูดมาก แต่ผู้สร้างโมเดล "จะไม่เชื่อจนกว่าเขาจะตรวจสอบ" ผู้สร้างแบบจำลองได้ทำการทดลองหลายชุดเพื่อประเมินคุณลักษณะของโปรไฟล์ QPM โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Rich THOMPSON ได้ทำการเปรียบเทียบ (สนทนาบน rcgroups.com) ของปีกบนเครื่องบินลำเดียว ในกรณีนี้ มีการบินบนปีกต่อไปนี้ (โปรดทราบว่าโปรไฟล์ถูกสร้างขึ้นอย่างไร):

ประสิทธิภาพการบินของแบบจำลองได้รับการจัดอันดับจากห้าคะแนน ระบบ ผลลัพธ์แสดงตามตาราง:

ผู้ชนะในบรรดาโปรไฟล์ที่ได้รับการประเมินคือโปรไฟล์ KFm-2 (ขั้นที่ 50% ของคอร์ดที่ด้านบน)

เมื่อพิจารณาทั้งหมดข้างต้นแล้ว ก็คุ้มค่าที่จะลองใช้ปีกที่มีโปรไฟล์นี้ในโมเดลใหม่ของคุณ คุณภาพของมันไม่ต้องสงสัยเลยและความง่ายในการผลิต (จากกระเบื้องเพดานและวัสดุที่คล้ายกัน) มีบทบาทสำคัญในการสร้างแบบจำลองเครื่องบินด้วยตัวเอง

อย่าพลาดโอกาสสร้างโมเดลใหม่โดยใช้โปรไฟล์ที่ชนะเลิศคุณภาพดีเยี่ยมและราคาของวัสดุจะไม่ "กระทบกระเป๋าของคุณ" - และความสงบสุขในครอบครัวและงานอดิเรกที่คุณชื่นชอบจะไม่ประสบ!

อัคบาร์ อาฟลีเยฟ (อัคบารากา)

โปรไฟล์ปีกวิกฤตยิ่งยวดทำให้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องบินในช่วงมัคทรานโซนิกได้

เนื่องจากการไหลของอากาศไม่ได้รับการเร่งความเร็วเท่ากันบนพื้นผิวด้านบนที่เรียบกว่า เมื่อเปรียบเทียบกับโปรไฟล์ทั่วไป คลื่นกระแทกจึงเกิดขึ้นที่เลขมัคที่สูงกว่า ผลการสั่นสะเทือนที่เกิดขึ้นจะอ่อนลงและเล็กลง สิ่งนี้ส่งผลให้การไล่ระดับความดันที่ด้านหลังของโปรไฟล์ลดลง และเพิ่มคุณสมบัติการรับน้ำหนักของปีก

ข้อดีของโปรไฟล์วิกฤตยิ่งยวด:

ด้วยการลดคลื่นกระแทก จึงเป็นไปได้ที่จะใช้มุมกวาดปีกที่เล็กลงสำหรับเครื่องบินที่มีหมายเลขมัคล่องเรือที่กำหนด ดังนั้น ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการกวาดล้างจึงบรรเทาลง

ความหนาสัมพัทธ์ขนาดใหญ่ของโปรไฟล์ทำให้สามารถเพิ่มความแข็งแรงและความแข็งแกร่งของปีกในขณะที่ยังคงรักษาน้ำหนักของโครงสร้างเท่าเดิม นอกจากนี้ยังช่วยให้คุณสร้างปีกที่มีอัตราส่วนกว้างยาวมากขึ้น ซึ่งช่วยลดการลากปีก

ปริมาตรภายในปีกเพิ่มขึ้นเพื่อรองรับเชื้อเพลิง ฯลฯ

การใช้โปรไฟล์ปีกวิกฤตยิ่งยวดช่วยให้:

เพิ่มน้ำหนักบรรทุก หากคุณไม่เปลี่ยนหมายเลข M ในการล่องเรือ ปริมาณการใช้เชื้อเพลิงจะลดลง ซึ่งจะช่วยให้คุณรับน้ำหนักบรรทุกได้มากขึ้น โดยแทบจะไม่มีแรงต้านของเครื่องบินเพิ่มขึ้นเลย เมื่อเทียบกับเครื่องบินที่มีรูปแบบปีกแบบดั้งเดิม

เพิ่มจำนวนมัคล่องเรือ ในขณะที่ยังคงรักษาน้ำหนักบรรทุกเท่าเดิม สามารถเพิ่มจำนวนมัคล่องเรือได้โดยไม่มีการลากเพิ่มขึ้นเลย

ข้อเสียของโปรไฟล์วิกฤตยิ่งยวด

ความโค้งรูปตัว S ของโปรไฟล์นั้นดีสำหรับตัวเลขมัคสูง แต่ยังห่างไกลจากอุดมคติสำหรับการบินด้วยความเร็วต่ำ ด้วย U MAX ที่ลดลง จำเป็นต้องมีกลไกของปีกที่ได้รับการพัฒนามาอย่างดีเพื่อให้แน่ใจว่าลักษณะการบินขึ้นและลงจอดที่ยอมรับได้

ขอบท้ายของโปรไฟล์มีความโค้งเป็นบวกและสร้างแรงยกมากขึ้น ซึ่งนำไปสู่โมเมนต์การดิ่งลงขนาดใหญ่ของปีก เพื่อชดเชยมันจำเป็นต้องมีการโก่งหางแนวนอนที่สมดุลมากขึ้นซึ่งจะสร้างแรงลากเพิ่มเติม

การกระแทกด้วยความเร็วสูงที่เกิดจากการหยุดอยู่หลังคลื่นกระแทกอาจทำให้เกิดการสั่นสะเทือนอย่างรุนแรงได้

การทำความร้อนตามหลักอากาศพลศาสตร์

อากาศจะร้อนขึ้นจากแรงอัดและการเสียดสี อากาศถูกบีบอัดในบริเวณเบรกหน้าเครื่องบิน และที่คลื่นกระแทก และเกิดแรงเสียดทานในชั้นขอบเขต

ขณะที่มันเคลื่อนที่ไปในอากาศ พื้นผิวของเครื่องบินจะร้อนขึ้น สิ่งนี้เกิดขึ้นที่ความเร็วทั้งหมด แต่การให้ความร้อนจะมีความสำคัญเฉพาะที่ตัวเลขมัคสูงเท่านั้น

รูปภาพนี้แสดงให้เห็นว่าอุณหภูมิพื้นผิวของเครื่องบินเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อหมายเลขมัคการบินเปลี่ยนแปลง ที่ M = 1.0 อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจะอยู่ที่ประมาณ 40°C เมื่อเลข M เพิ่มขึ้นมากกว่า 2.0 อุณหภูมิก็จะสูงขึ้นมากจนการเปลี่ยนแปลงที่ไม่สามารถย้อนกลับได้เริ่มต้นขึ้นในโครงสร้างของอะลูมิเนียมอัลลอยด์แบบดั้งเดิม ดังนั้นสำหรับเครื่องบินที่มี M ≥ 2.0 จะใช้โลหะผสมไทเทเนียมหรือสแตนเลส

มุมมัค

หากความเร็วที่แท้จริงของเครื่องบินมากกว่าความเร็วเสียงในท้องถิ่น แหล่งกำเนิดของคลื่นความดันเสียงจะเคลื่อนที่เร็วกว่าสิ่งรบกวนที่เกิดขึ้น

พิจารณาวัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว V ในทิศทางจาก A ถึง D (ดูรูปด้านล่าง) เมื่อร่างกายอยู่ที่จุด A ก็กลายเป็นบ่อเกิดของความปั่นป่วน คลื่นความดันแพร่กระจายเป็นทรงกลมด้วยความเร็วเสียงในท้องถิ่น แต่ร่างกายแซงหน้าคลื่นและตลอดทางก็เป็นแหล่งกำเนิดของคลื่นความดันเสียงด้วย การแพร่กระจายของคลื่นจากจุด A, B และ C จะถูกวาดด้วยวงกลมที่สอดคล้องกัน ตัวตั้งอยู่ที่จุด D ลองวาดเส้นสัมผัสกันให้กับวงกลม DE เหล่านี้ แทนเจนต์นี้แสดงถึงขอบเขตของการแพร่กระจายของคลื่นเสียงในขณะที่ร่างกายอยู่ที่จุด D

ส่วน AE แสดงถึงความเร็วของเสียงในพื้นที่ (a), AD – ความเร็วจริง (V)

M = V / a (ในรูป M = 2.6)

มุม ADE เรียกว่ามุมมัค ซึ่งเขียนแทนด้วย µ

บาป µ = a / V = ​​​​1 / M.

ยิ่งเลข M ยิ่งมาก มุมมัคก็จะยิ่งรุนแรงมากขึ้น ที่ M 1.0 µ = 90°

กรวยมัค

ในอวกาศสามมิติ คลื่นเสียงจะแพร่กระจายเป็นทรงกลม หากแหล่งกำเนิดของมันเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเหนือเสียง พวกมันจะทับซ้อนกันจนเกิดเป็นรูปกรวยของการรบกวน

ครึ่งมุมของกรวยคือ µ

รูปนี้แสดงกรวยของการรบกวนจากวัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยเลข M เท่ากับ 5.0

โซนแห่งอิทธิพล

เมื่อเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเหนือเสียง กรวยมัคแสดงถึงขีดจำกัดของการแพร่กระจายของสัญญาณรบกวนจากเครื่องบิน ทุกสิ่งที่อยู่นอกกรวยนั้นอยู่นอกเหนืออิทธิพลของการรบกวน พื้นที่ภายในกรวยเรียกว่าโซนอิทธิพลของเครื่องบิน

ในเครื่องบินจริง กรวยมัคเริ่มต้นด้วยคลื่นกระแทกเฉียง ซึ่งมีมุมที่ใหญ่กว่ามุมมัคเล็กน้อย เนื่องจากความเร็วเริ่มต้นของการแพร่กระจายของคลื่นกระแทกนั้นมากกว่าความเร็วเสียงในท้องถิ่น

ช็อกศีรษะ

พิจารณากระแสความเร็วเหนือเสียงที่เข้าใกล้ขอบนำของปีก การที่จะไปรอบๆ ขอบนั้น อากาศจะต้องหมุนเป็นมุมที่กว้าง ด้วยความเร็วเหนือเสียง สิ่งนี้เป็นไปไม่ได้ในระยะทางสั้นๆ เช่นนี้ ความเร็วการไหลจะช้าลงอย่างมากจนเป็นความเร็วเปรี้ยงปร้าง และคลื่นกระแทกโดยตรงจะก่อตัวที่ด้านหน้าของขอบนำ

หลังกระโดดอากาศจะถูกขัดขวางและสามารถไหลไปรอบๆ ขอบนำได้ หลังจากนั้นไม่นาน การไหลจะเร่งความเร็วอีกครั้งเป็นความเร็วเหนือเสียง

การกระแทกที่ด้านหน้าเครื่องบินเรียกว่าการกระแทกแบบโค้ง มันอยู่ตรงใกล้กับขอบนำจากนั้นก็กลายเป็นการกระโดดแบบเฉียง

ดังที่เห็นจากภาพ คลื่นกระแทกก็ก่อตัวขึ้นที่ขอบท้ายของปีกด้วย แต่เนื่องจากเลข M ของกระแสด้านหลังปีกมากกว่า 1 คลื่นกระแทกนี้จึงเอียง

คลื่นการหักเหของแสง

ข้อความก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าการไหลเหนือเสียงสามารถข้ามสิ่งกีดขวางด้วยการชะลอตัวลงเป็นความเร็วเปรี้ยงปร้างและการก่อตัวของคลื่นกระแทกได้อย่างไร ในกรณีนี้การไหลจะสูญเสียพลังงาน

ลองพิจารณาว่าการไหลเหนือเสียงโค้งงอรอบมุมนูนอย่างไร

ให้เราพิจารณาการไหลแบบเปรี้ยงปร้างก่อน

เมื่อไหลไปรอบๆ มุมนูน ความเร็วของการไหลแบบเปรี้ยงปร้างจะลดลงอย่างรวดเร็วและความดันจะเพิ่มขึ้น การไล่ระดับความดันที่ไม่เอื้ออำนวยนำไปสู่การแยกชั้นขอบเขต

การไหลเหนือเสียงสามารถเลี่ยงผ่านมุมนูนได้โดยไม่มีการแยกจากกันเนื่องจากการขยายตัว ในเวลาเดียวกัน ความเร็วการไหลเพิ่มขึ้น และความดัน ความหนาแน่น และอุณหภูมิลดลง พฤติกรรมของการไหลเหนือเสียงเมื่อข้ามคลื่นหายากนั้นตรงกันข้ามกับการเคลื่อนที่ของคลื่นกระแทกโดยสิ้นเชิง

รูปต่อไปนี้แสดงชุดของคลื่นการทำให้บริสุทธิ์เมื่อมีการไหลเหนือเสียงไหลไปรอบๆ แอร์ฟอยล์

หลังจากผ่านคลื่นกระแทกแบบโค้ง การไหลเหนือเสียงที่ถูกบีบอัดจะขยายและติดตามรูปร่างของพื้นผิวได้อย่างอิสระ เนื่องจากไม่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันในพารามิเตอร์ในการไหล คลื่นการขยายตัวจึงไม่เหมือนกับคลื่นกระแทก

เมื่อผ่านคลื่นส่วนขยาย การเปลี่ยนแปลงต่อไปนี้จะเกิดขึ้นในโฟลว์:

ความเร็วและจำนวนมัคเพิ่มขึ้น

ทิศทางการไหลจะเปลี่ยนไปตามพื้นผิว

แรงดันคงที่ลดลง

ความหนาแน่นลดลง

เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงไม่ฉับพลัน พลังงานของการไหลจึงไม่ลดลง

โซนิคตบมือ

ความรุนแรงของคลื่นกระแทกจะลดลงเมื่อคุณเคลื่อนตัวออกห่างจากเครื่องบินที่กำลังบิน แต่พลังงานของคลื่นความดันเสียงนั้นเพียงพอที่จะสร้างเสียงดังปังสำหรับผู้สังเกตการณ์ที่อยู่บนพื้น เสียงดังกล่าวถือเป็นคุณลักษณะสำคัญของการบินเหนือเสียง คลื่นเสียงเคลื่อนที่ไปตามพื้นผิวโลกด้วยความเร็วภาคพื้นดินของเครื่องบินที่กำลังบิน

วิธีการปรับปรุงความสามารถในการควบคุมในช่วงทรานโซนิก

ดังที่ได้แสดงไปแล้ว ประสิทธิภาพของพื้นผิวควบคุมแบบดั้งเดิมจะลดลงในช่วงทรานโซนิกมัค การปรับปรุงบางอย่างสามารถทำได้โดยใช้เครื่องกำเนิดกระแสน้ำวน

อย่างไรก็ตาม การปรับปรุงขั้นพื้นฐานในการควบคุมสามารถทำได้โดยใช้:

โคลงที่เคลื่อนไหวทั้งหมด;

Interceptors-ailerons

พื้นผิวการควบคุมเหล่านี้ถูกกล่าวถึงในบทที่ 11

สามารถหลีกเลี่ยงอาการคันที่พื้นผิวพวงมาลัยได้โดยการติดตั้งแถบแคบๆ ตามแนวขอบท้าย โดยใช้แดมเปอร์สายไฟควบคุม หรือเพิ่มความแข็งของลูปควบคุม (แรงจากพื้นผิวถูกปิดบนระบบขับเคลื่อนกำลัง)

เนื่องจากการเพิ่มขึ้นและการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ของช่วงเวลาบานพับบนพื้นผิวพวงมาลัยในช่วงทรานโซนิก ระบบควบคุมจึงได้มาจากระบบขับเคลื่อนพวงมาลัยและกลไกสำหรับการสร้างแรงเทียมบนตัวควบคุม

ตารางต่อไปนี้อธิบายคุณสมบัติหลักของรูปคลื่นของการไหลเหนือเสียง

	กระโดดเฉียง	แข่งกันตรงๆ	คลื่นการหักเหของแสง
เรขาคณิต การแข่งม้า	กระโดดเครื่องบิน เอียงมากกว่า. 90° จากทิศทาง การเคลื่อนไหวที่ไหลลื่น	กระโดดเครื่องบิน ตั้งฉาก ทิศทาง การเคลื่อนไหวที่ไหลลื่น
เปลี่ยน ทิศทาง ไหล	ไปทางด้านข้าง กำลังมา ไหล	ไม่เปลี่ยนแปลง	ห่างจาก กำลังมา ไหล
เปลี่ยน ความเร็ว ไหล	ลดลงแต่ ยังคงอยู่ เหนือเสียง	ลดลงเหลือ เปรี้ยงปร้าง	เพิ่มขึ้น
เปลี่ยน ความกดดันและ ความหนาแน่น	เพิ่มขึ้น	มาก เพิ่มขึ้น	ลดลง
เปลี่ยน ไหล	ลดลง	มาก ลดลง	ไม่เปลี่ยนแปลง
เปลี่ยน อุณหภูมิ	เพิ่มขึ้น	เพิ่มขึ้น	ลดลง

ปีกกวาด-บทสรุป

มุมกวาดคือมุมระหว่างเส้นที่ลากไปตามความยาวของคอร์ดวิง 25% และตั้งฉากกับซี่โครงรากวิง

จุดประสงค์ของการสร้าง Sweep คือการเพิ่ม M CRIT คุณสมบัติอื่นๆ ทั้งหมดของปีกกวาดถือเป็นคุณสมบัติรองและส่วนใหญ่มักเป็นค่าลบ แต่ผลบวกของการเพิ่ม M CRIT นั้นมีมากกว่าข้อเสียทั้งหมด

คุณสมบัติด้านข้างของปีกกวาด

1. 
   แนวโน้มที่จะหยุดการโจมตีในมุมสูงเพิ่มขึ้น โดยเริ่มแรกบริเวณปลายปีก เพื่อต่อสู้กับสิ่งนี้ มีการใช้สันตามหลักอากาศพลศาสตร์บนพื้นผิวด้านบนและด้านล่างของปีก และตัดตามขอบนำ (การไหลของการไหลจากรากปีกไปยังส่วนปลายจะลดลง)

แผงกั้นกระแสน้ำอาจทำให้แผงลอยเคลื่อนตัวไปตามมุมของการโจมตีซึ่งเป็นข้อเสียเปรียบหลักของปีกแบบกวาด

ในทางกลับกัน รถกระบะสามารถนำไปสู่แผงลอยลึกได้ (superstall)

เครื่องบินที่มีแนวโน้มที่จะหยุดนิ่งในมุมสูงของการโจมตีจะต้องติดตั้งอุปกรณ์ที่ป้องกันการถ่วง (แอกดัน)

เมื่อขับเครื่องบินในมุมการโจมตีใกล้กับจุดจอด การควบคุมการหมุนควรกระทำโดยการหันเหปีกเครื่องบินด้วยการหันเหทิศทางของหางเสือที่ประสานกัน การควบคุมหางเสือข้างเดียวอาจทำให้เกิดการส้นเท้าสะดุดมากเกินไป (การกำหนดความเร็ว V SR แสดงให้เห็นถึงการควบคุมด้านข้างที่เพียงพอเมื่อใช้ปีก)

1. 
   เมื่อเปรียบเทียบกับปีกตรง ปีกส่วนเดียวกันของปีกกวาดจะมีประสิทธิภาพทางอากาศพลศาสตร์น้อยกว่า

ในมุมการโจมตีที่เท่ากัน CY จะน้อยลง

C Y MAX จะน้อยลงและจะทำได้ในมุมการโจมตีที่สูงขึ้น

ความชันของเส้นโค้ง C Y = f (α) จะมีขนาดเล็กลง

ปีกกวาดจำเป็นต้องติดตั้งกลไกปีกที่ซับซ้อน แผ่นไม้และปีกนกเพื่อให้บรรลุลักษณะการบินขึ้นและลงที่ยอมรับได้

(แผ่นระแนงชนิดที่มีประสิทธิภาพน้อยกว่าจะถูกติดตั้งที่โคนของปีกแบบกวาดเพื่อให้เกิดแผงกั้นเริ่มต้นที่รากของปีก)

ครีบและโคลงบนเครื่องบินที่มีปีกกวาดก็ถูกกวาดเช่นกัน เพื่อป้องกันการพัฒนาแผงลอยบนส่วนยื่นก่อนปีก (เมื่อมุมกวาดเพิ่มขึ้น มุมการโจมตีสูงสุดที่อนุญาตจะเพิ่มขึ้น)

เมื่อเปรียบเทียบกับปีกตรง ปีกแบบกวาดจะได้ค่าสัมประสิทธิ์การยกที่ต้องการในมุมการโจมตีที่สูงกว่า ซึ่งจะสังเกตได้ชัดเจนโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อบินด้วยความเร็วต่ำ

ความชันที่ราบเรียบของการพึ่งพา C Y = f (α) มีบทบาทเชิงบวกเมื่อบินในสภาวะปั่นป่วน - เครื่องบินมีความไวน้อยลงต่อการเปลี่ยนแปลงในระยะสั้นในมุมการโจมตี การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยใน G เกิดขึ้นเมื่อกระทบกับลมกระโชกแนวตั้งเดียวกัน

1. 
   ปีกแบบกวาดช่วยเพิ่มความมั่นคงในทิศทางเล็กน้อย

1. 
   ปีกที่กวาดอย่างมีนัยสำคัญ (โดยปกติจะมากเกินไป) จะเพิ่มความมั่นคงด้านข้าง

1. 
   เมื่อบินที่มัค > MCRIT ปีกที่กวาดจะสร้างช่วงเวลาการดำน้ำ (ปรากฏการณ์ของการถูกดึงเข้าสู่การดำน้ำ) เพื่อตอบโต้การติดตั้งระบบตัดแต่งมัคบนเครื่องบิน

1. 
   แกนการหมุนของปีกนกบนปีกที่กวาดนั้นไม่ตั้งฉากกับการไหลที่กำลังจะมาถึงซึ่งจะลดประสิทธิภาพของการควบคุมเครื่องบิน

บ้าน » ล้อ » ลักษณะทางเรขาคณิตและอากาศพลศาสตร์เบื้องต้นของปีกที่มีช่วงจำกัด โปรไฟล์ปีก นี่คืออะไร? ลักษณะอากาศพลศาสตร์ของปีก