Aspekt nisbati (aeronavtika) - Aspect ratio (aeronautics)

An ASH 31 juda yuqori tomon nisbati (AR = 33,5) va tortish-tortish nisbati (L / D = 56)

Yilda aviatsiya, tomonlar nisbati a qanot uning nisbati oraliq uning ma'nosiga akkord. U qanot maydoniga bo'lingan qanotlarning kvadratiga teng. Shunday qilib, uzun va tor qanotning nisbati yuqori, qisqa, keng qanotning esa past tomonlari nisbati bor.^[1]

Tomonlarning nisbati va boshqa xususiyatlari planform ko'pincha qanotning aerodinamik samaradorligini taxmin qilish uchun ishlatiladi, chunki tortish-tortish nisbati tomonlarning nisbati bilan ortib, yaxshilanadi quvvatli samolyotlarda yonilg'i tejamkorligi va yelkanli samolyotlarning sirpanish burchagi.

Ta'rif

Tomonlarning nisbati ${ displaystyle { text {AR}}}$ qanotlari kvadratining nisbati ${ displaystyle b}$ rejalashtirilgan^[2] qanot maydoni ${ displaystyle S}$,^[3][4] bu qanotlarning nisbati bilan teng ${ displaystyle b}$ standart o'rtacha akkordga ${ displaystyle { text {SMC}}}$:^[5]

${ displaystyle { text {AR}} equiv { frac {b ^ {2}} {S}} = { frac {b} { text {SMC}}}}$

Mexanizm

Parvozdagi samolyot foydali soddalashtirish sifatida, havo qanotlari qanotiga teng bo'lgan dumaloq havo silindriga ta'sir qiladi deb tasavvur qilish mumkin.^[6] Katta qanot kengligi katta havo silindriga ta'sir qiladi va kichik qanot qanotlari kichik havo silindriga ta'sir qiladi. Kichkina havo tsilindrni yuqoriga teng kuch hosil qilish uchun (vaqt birligida momentum o'zgarishi) katta tsilindrga qaraganda katta quvvat bilan (vaqt birligida energiya o'zgarishi) pastga tushirilishi kerak. Chunki kichikroq havo massasiga bir xil impuls o'zgarishini berish unga ko'proq tezlik o'zgarishini va juda katta energiya o'zgarishini talab qiladi, chunki energiya tezlik kvadratiga mutanosib, impuls esa tezlik bilan faqat chiziqli proportsionaldir. Ushbu tezlikning o'zgarishiga qarab orqaga qarab turgan komponent, ga mutanosibdir qo'zg'atilgan tortish, bu kuchni ushbu tezlikda egallash uchun zarur bo'lgan kuchdir.

Havoning silindridan tashqarida bezovtalanmagan havo bilan pastga qarab harakatlanadigan havo silindrining o'zaro ta'siri qanotlarning uchlarida paydo bo'ladi va quyidagicha ko'rish mumkin qanotli girdoblar.

Shuni yodda tutish kerakki, bu haddan tashqari soddalashtirishdir va samolyot qanoti uning atrofidagi juda katta maydonga ta'sir qiladi.^[7]

Juda yuqori tomonlar nisbati qanoti (AR = 51.33) Eta motorli planer a L / D nisbati 70 dan

Samolyotda

A ning past tomon nisbati qanoti (AR = 5.6) Piper PA-28 Cherokee

Yuqori tomon nisbati (AR = 12.8) Bombardier Dash 8 Q400

Juda past tomonlarning nisbati (AR = 1.55) Konkord

Uzunlik va uzunlik nisbati yuqori bo'lgan tor qanot aerodinamik afzalliklarga ega bo'lsa-da, tortishish-tortish nisbati yaxshiroq (quyida batafsil ma'lumotga qarang), buning bir nechta sabablari bor barchasi samolyotlar yuqori qanotli:

• Strukturaviy: Uzun qanot yuqoriroqdir egilish stressi qisqa vaqtdan ko'ra ma'lum bir yuk uchun va shuning uchun yuqori konstruktiv-dizayn (me'moriy va / yoki material) xususiyatlarini talab qiladi. Bundan tashqari, uzunroq qanotlarda ma'lum bir yuk uchun biron bir burilish bo'lishi mumkin va ba'zi bir ilovalarda bu burish kerak emas (masalan, egilgan qanot xalaqit beradigan bo'lsa) aileron effekt).
• Manevrlik: tomonlarning nisbati past qanot yuqoriroq bo'ladi rulon yuqori tomon nisbatlaridan biriga nisbatan burchakli tezlanish, chunki yuqori tomonlar nisbati qanoti engib o'tish uchun yuqori harakatsizlik momentiga ega. Turg'un rulonda, uzun qanot, silindrning uzunroq momenti tufayli yuqori siljish momentini beradi. Kam tomonlar nisbati qanotlari odatda ishlatiladi qiruvchi samolyotlar, nafaqat yuqori siljish stavkalari uchun, balki ovozdan tezroq parvozga aloqador uzunroq akkord va ingichka havo qavatlari uchun ham.
• Parazitik tortish: Baland qirralarning qanotlari unchalik katta bo'lmagan tortishish hosil qilsa-da, kattaroqdir parazitik tortish, (shakli, frontal maydoni va sirt ishqalanishi sababli torting). Buning sababi, teng qanot uchun maydon, o'rtacha akkord (qanot ustidan shamol harakatining yo'nalishi bo'yicha uzunligi) kichikroq. Ta'siri tufayli Reynolds raqami, kesmani tortish koeffitsientining qiymati sirtning xarakterli uzunligining teskari logaritmik funktsiyasi bo'lib, shuni anglatadiki, hatto bir xil maydonning ikkita qanoti teng tezlik va hujumning teng burchaklari bilan uchib yurgan bo'lsa ham, kesmaning tortish koeffitsienti biroz kichikroq akkord bilan qanotda balandroq. Biroq, bu o'zgaruvchan qanotlarning o'zgarishi bilan indüklenen tortishish o'zgarishi bilan taqqoslaganda juda kichikdir.
  Masalan,^[8] bo'limni tortish koeffitsienti ${ displaystyle c_ {d} ;}$ a NACA 23012 plyonka (odatdagi ko'tarilish koeffitsientlarida) akkord uzunligiga teskari mutanosib 0,129 kuchga ega:
    ${ displaystyle c_ {d} varpropto { frac {1} {({ text {chord}}) ^ {0.129}}}.}$

Akkord uzunligining 20% ​​ga ko'payishi kesmaning harakatlanish koeffitsientini 2,38% ga kamaytiradi.

• Amaliylik: past tomon nisbati ko'proq foydali ichki hajmga ega, chunki maksimal qalinligi katta bo'lib, uni tortib olinadigan yonilg'i baklarini joylashtirish uchun ishlatish mumkin shassi va boshqa tizimlar.
• Aerodrom hajmi: Aerodromlar, angarlar va boshqa er usti jihozlari maksimal qanotlarni belgilaydi, ular chegarasidan oshib bo'lmaydi va berilgan qanotlarda etarlicha ko'tarilish hosil qilish uchun samolyot dizaynerlari tomonlarning nisbatlarini pasaytirishi va qanotlarning umumiy maydonini oshirishi kerak. Bu cheklaydi Airbus A380 tomonlarning nisbati bilan 7,8, kengligi 80 m gacha Boeing 787 yoki Airbus A350 tomonlar nisbati 9,5 ga teng bo'lib, parvoz iqtisodiyotiga ta'sir qiladi.^[9]

O'zgaruvchan tomonlar nisbati

Ba'zan tovush tezligiga yaqinlashadigan yoki undan oshadigan samolyotlar kiradi o'zgaruvchan supuruvchi qanotlar. Ushbu qanotlarning balandligi nisbati aniqlanmaganida va eng kam tomonning nisbati esa maksimal darajaga ko'tariladi.

Subsonik oqimda keskin tomonga siljigan va tor qanotlarning nisbati yuqori bo'lgan qanotga nisbatan samarasiz. Biroq, oqim transonik va keyin ovozdan tezroq bo'lganda, the zarba to'lqini birinchi bo'lib qanotning yuqori yuzasida hosil bo'ladi to'lqin tortish samolyotda va bu tortishish qanot oralig'iga mutanosibdir. Shunday qilib, past tezlikda qimmatbaho uzunlik transonik va ovozdan tezlikda ortiqcha tortishishni keltirib chiqaradi.

Süpürgeyi o'zgartirib, qanotni hozirgi parvoz tezligi uchun optimallashtirish mumkin. Biroq harakatlanuvchi qanotning qo'shimcha og'irligi va murakkabligi shundan iboratki, u tez-tez ishlatilmaydi.

Qushlar va yarasalar

Qushlar va ko'rshapalaklar qanotlarining nisbati sezilarli darajada farq qiladi. Kabi uzoq masofalarga uchadigan yoki uzoq vaqt parvoz qiladigan qushlar albatroslar va burgutlar ko'pincha yuqori tomon nisbati qanotlariga ega. Aksincha, yaxshi manevr talab qiladigan qushlar, masalan Evroosiyo chumchuqlari, past tomon nisbati qanotlariga ega.

Tafsilotlar

Akkordning doimiy akkord qanoti uchun v va oraliq b, tomonlarning nisbati:

${ displaystyle AR = {b over c}}$

Agar qanot supurilgan bo'lsa, v oldinga uchish yo'nalishiga parallel ravishda o'lchanadi.

Aksariyat qanotlar uchun akkordning uzunligi doimiy emas, lekin qanot bo'ylab o'zgarib turadi, shuning uchun tomonlarning nisbati AR ning kvadrati sifatida aniqlanadi qanotlari b qanot maydoniga bo'lingan S.^[10][11] Ramzlarda,

${ displaystyle AR = {b ^ {2} over S}}$.

Turli xil akkordli bunday qanot uchun standart o'rtacha akkord SMC sifatida belgilanadi

${ displaystyle SMC = {S over b} = {b over AR}}$

Ko'tarilish-tortish nisbati va qanot uchi girdoblari bilan bog'liq bo'lgan AR-ning nisbati samolyotning tortish koeffitsientini hisoblash uchun ishlatiladigan formulada ko'rsatilgan ${ displaystyle C_ {d} ;}$^[12][13][14]

${ displaystyle C_ {D} = C_ {D0} + { frac {(C_ {L}) ^ {2}} { pi eAR}}}$

qayerda

${ displaystyle C_ {D} ;}$	samolyot tortish koeffitsienti
${ displaystyle C_ {D0} ;}$	samolyot nol ko'tarish tortish koeffitsienti,
${ displaystyle C_ {L} ;}$	bo'ladi samolyotni ko'tarish koeffitsienti,
${ displaystyle pi ;}$	bo'ladi aylananing diametrga nisbati doira, pi,
${ displaystyle e ;}$	bo'ladi Osvald samaradorligi raqami
${ displaystyle AR}$	tomonlarning nisbati.

Nam tomonlarning nisbati

The ho'llangan tomonlar nisbati havo kemasining butun namlangan yuzasini hisobga oladi, ${ displaystyle S_ {w}}$, shunchaki qanot emas. Bu samolyotning aerodinamik samaradorligini o'lchash ko'rsatkichidan ko'ra yaxshiroq ko'rsatkichdir qanotlarning nisbati. U quyidagicha ta'riflanadi:

${ displaystyle { mathit {AR}} _ { mathrm {wet}} = {b ^ {2} over S_ {w}}}$

qayerda ${ displaystyle b}$ oraliq va ${ displaystyle S_ {w}}$ bo'ladi namlangan sirt.

Illyustrativ misollar Boeing B-47 va Avro Vulkan. Ikkala samolyot ham bir-biriga juda o'xshash bo'lsa-da, ular tubdan farq qiladi. B-47 samolyotining tomonlar nisbati yuqori qanotiga ega, Avro Vulcan esa tomonlarning nisbati past qanotga ega. Biroq, ular juda o'xshash ho'llangan tomonlarning nisbati.^[15]

Shuningdek qarang

• Markaz taxtasi
• Qanot konfiguratsiyasi

Izohlar

Adabiyotlar

• Anderson, kichik D. D., Parvozga kirish, 5-nashr, McGraw-Hill. Nyu-York, Nyu-York. ISBN  0-07-282569-3
• Anderson, kichik D. D., Aerodinamika asoslari, 5.3-bo'lim (4-nashr), McGraw-Hill. Nyu-York, Nyu-York. ISBN  0-07-295046-3
• L. J. Klensi (1975), Aerodinamik, Pitman Publishing Limited, London ISBN  0-273-01120-0
• Jon P. Filding. Aviatsiya dizayniga kirish, Kembrij universiteti matbuoti, ISBN  978-0-521-65722-8
• Daniel P. Raymer (1989). Samolyot dizayni: kontseptual yondashuv, Amerika aeronavtika va astronavtika instituti, Inc, Vashington, DC. ISBN  0-930403-51-7
• Maklin, Dag, Aerodinamikani tushunish: Haqiqiy fizikadan bahslashish, 3.3.5-bo'lim (1-nashr), Uili. ISBN  978-1119967514