הקדמה: חוסר היעילות של גוף

במרדף חסר רחמים של עלויות התפעול הנמוכות וההשפעה הסביבתית מופחתת, יצרני מטוסים מתמקדים בחריפות בכל פרט שמשפיע על גרר.בעוד שעיצוב כנף ויעילות המנוע מקבלים את חלקו של האריה של תשומת הלב, הצורה של האף של המטוס - או עבור גוף - הוא מרכיב קריטי שמשלים ישירות את האופן שבו האוויר מתחיל במסע שלו על פני מערכת האוויר.

Aerodynamic Drag and its Components

כדי להבין את התפקיד של צורת האף, ראשית צריך לתפוס את המרכיבים הבסיסיים של גרר אווירודינמיקה.דרדרדר הוא הכוח המנוגד להצעה קדימה של המטוס דרך האוויר, והוא מסווג באופן רחב לשלושה סוגים:

  • (FLT:0)Parasiticגרור 1:1 - מורכב צורה גרר (התנגדות מדכאת מצורה) וחיכוך עור גרור (חוספסת פנים) צורת האף משפיעה ישירות על הצורה על ידי קביעת כמה חלקה את זרימת האוויר מצמיד ומפריד.
  • (FLT:0) לחנך את גרדרל 1:1 - תוצר לוואי של דור המעלית, בעיקר מושפע עיצוב כנף ויחס היבט. בעוד שצורת האף יש השפעה מינימלית על גרר מושרה, טורטים גוף יכול אינטראקציה עם זרימת אוויר כנף בתצורה מסוימת.
  • (FLT:0)WaveגרורFLT:1 - עלייה חדה בגרור כאשר זרימת האוויר מגיעה למהירויות סופר-קולוניות, המונעת על ידי גלי הלם.צורת האף היא הגורם הדומיננטי בניהול גל במשטרים טרנזיניים וסופרניים.

במהירויות תת-קוליות (below Mach 0.8), צורה של גרר שולט, ו האף מלוטש בעדינות מקטין את הלחץ השלילי ⁇ הגורם להפרדה. במהירויות transonic (Mach 0.8-1.2), האף חייב להיות מעוצב בקפידה כדי לעכב את תחילת גלי הלם ולהקטין את גלי הגל.במהירויות סופר-קולוניות (above 1.2 מאך 1.2), כיפתן הוא חיוני למזער ביעילות את הכוח של כל אחד מתחנות האוויר, או אחרת, הם פועלים יותר, או להפעיל את הזעזועים, או יותר, או יותר, הם, הם פועלים יותר, או יותר, הם, הם, הם פועלים על פני זעזועים, הם, או יותר, על פני זעזועים, כלומר, הם פועלים על פני מהירויות על פני זעזועים, או יותר, או יותר, או יותר, על פני מהירויות גבוהות יותר, על פני זעזועים, על פני מהירויות גבוהות יותר, על פני זעזועים, על פני מהירויות על פני לוח זמנים מודרניים.

The Nose as a Forebody Flow Controller

האף הוא השטח הראשון נתקל האוויר הנכנס.גאומטריה שלו מגדיר את הלחץ הראשוני ⁇ , קובע את מיקום נקודת הקיפאון, ומשפיעים על התפתחות שכבת הגבול - השכבה הדקה של האוויר ליד העור שבו כוחות הקוקוס הם דומיננטיים. A היטב מעוצבת חלקי משטח של בואינג לחץ על משטח מתוחם, שמירה על שכבת הגבול המצורפת ועיכוב המעבר לזרימה סוערת יותר מאשר זרם של חומר לגרור חום (Fericer) ככל הנראה, כמו גם חומרים לגרור את פני כדור הארץ, כמו גם לחץ מורכב, כמו גם לחץ דם מורכב, ככל ששומר על פני כדוריות, כמו גם לחץ דם מורכב, כמו גם לחץ דם מורכב, כמו גם לחץ דם מורכב, כמו גם מנפחים, כמו גם לחץ דם מורכב יותר, כמו גם לחץ דם מורכב, כמו גם לחץ דם מורכב, כמו גם לחץ דם מורכב, כמו גם לחץ דם מורכב, כמו גם לחץ דם מורכב, כמו גם לחץ דם מורכב, כמו גם מסולק, כמו גם מנפח, כמו גם לחץ דם מורכב, כמו גם לחץ דם מורכב, שמירה על שכבת גבול מורכב, כמו גם לחץ דם מורכב, שמירה על שכבת גבול מורכב, שמירה על שכבת גבול מורכב, שמירה על שכבת גבול מורכב, שמירה על שכבת גבול מורכב, שמירה על שכבת גבול מורכב, שמירה

בנוסף, צורת האף שולטת כיצד מערכת האוויר מגיבה לקרוסלות וזווית של עיוותים.אף מעוגל עשוי לייצר זרימה צפויה, סימטרית בזווית נמוכה של התקפה, בעוד האף הצביע יכול לייצר לשפוך אסימטרי הסגנית שיוצרת רגעים של יבור בזוויות גבוהות.

Nose shape Category ו- Aerodynamics

המונחים: Conical Noses

האף הקלאסי הצביע - באופן טבעי גל הלם חלש או תנוחה - הוא היעיל ביותר לטיסה סופר-קולית. הגיאומטריה המזחלת יוצרת גל הלם חלש, מחובר, הממזער גל גרר.הצורה האידיאלית עבור מספר מאך נתון היא לעתים קרובות ציוד דחוס פון קנדרן או גוף סירס-חאק, הן מאופטימיזציה תיאורטית עבור גל מינימלי במהירויות סופרוניות הן יכולות לייצר פחות מכחול, אבל לחץ חיצוני, אבל הם מציעים פחות מטווח שחור, אבל הם מציעים פחות או יותר, אבל כהה יותר, 000, 000, 000, 000, אבל כהה יותר, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 כהה יותר, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 כהה יותר, 000, 000, 000, 000, 000 כהה יותר, 000 כהה יותר, 000 כהה יותר, 000, 000, 000, 000, 000, 000 כהה יותר, 000 כהה, 000 כהה יותר, 000 כהה, 000 כהה יותר, 000, 000 כהה יותר, 000 כהה יותר, 000 כהה יותר, 000, 000, 000 כהה יותר, 000, 000, 000, 000, 000 כהה יותר, 000, 000, 000, 000 כהה יותר, 000 כהה, 000

ריבוע (Spherical or Elliptical) Noses

רוב המטוסים המסחריים תת-קוליים כוללים אף מעוגל בעדינות, בדרך כלל תערובת של אליפסואיד וקשת מעגלית.צורה זו מספקת ⁇ לחץ חיובי אשר שומר על שכבת הגבול המצורפת ועיכובים במהירויות נמוכות.האף המסובך מציע גם נפח פנימי בשפע עבור תא הטייס, avionics, ומזג אוויר. Aerodynamically, הרדיואקטיבי של תחבורה חשמלית במהירויות נמוכות מדי: פצעוניסט חשמלי חזק מדי עשוי לעתים קרובות לגרורת מוגברת של לחץ דם חזק מדי; לחץ דם חזק מדי (FD).

Blunt Noses

האף בלונט - שבו גוף הוא כמעט שטוח או יש רדיוס גדול של כורכור - נדיר בתעופה מהירה אבל להופיע בכמה מטוסים צבאיים תחבורה, פלטפורמות גרוטאות, וכלי רכב אוויריים לא מאוישים (UAV) את הצורה הוטה מאוד יכול להיות מועיל לצמצום מהירויות צלביות מכ"ם חזק (RCS) על ידי פיזור גלי מכ"ם נכנסים ולא לשקף אותם ישירות לדוגמה, נורת'רופווידווידווידופטיום 2') לשימוש במהירויות גבוהות כל כך שהוא מכיל רק על פני כדורעף חזק.

אויבן ו-Tangent O Giving

בין שקרים מחודדים ומקיפים את צורת ה- onap - עקומה שנוצרה על ידי קשת של מעגל.הסנון ה-Tangent, שבו האף עונה בצורה חלקה על גליל הפתיל, נפוץ במטוסים צבאיים מהירים וטילים. זה מציע פשרה טובה בין גל נמוך ונפח פנימי גבוה.The secant ono (שם ה-arc לא ממש עומד על ה-Triyl taneleret ב-Agent) ניתן לנגינה למספרים מסוימים.

דוגמאות עיצוב היסטורי ומודרני

קונקורד: Pinnacle of Supersonic Nose Design

האף של קונקורד היה אחד המאפיינים האירודינמיקה הייחודיים ביותר בהיסטוריה של התעופה.זה היה ארוך, סלנדר, מאוד מכוון אונולן שנועד למזער את גל ב- Mach 2.0. עם זאת, צורה זו הייתה בעייתית עבור הנראות: זווית גבוהה של התקפה הנדרשת לגישה הייתה חסימת את ראיית הטייס קדימה.הפתרון היה מנגנון ה-droop-nose, אשר הוריד את כולו עבור רמות של 12.5 מעלות צלזיוס, אך ורק כדי להפחית את המורכבות של צבעוניקה יעילה, אך ורק כדי להפחית את הגדלה.

בואינג 787 Dreamliner: Natural Laminar Flow Nose

הבואינג 787 משתמש בפילוסופיה שונה: להשתמש בחומרים מורכבים כדי להשיג אף חלק, חלק, חלקה שמקדמת זרימה של laminar טבעי (NLF) החביתה החד-צדדית, המיוצרת ללא רסיסים או מפרקי עקיפה, מאפשר שכבת הגבול להישאר laminar על שבריר גדולה יותר של ה-Forebody.בואינג מעריך כי האף מקטין ב-% בהשוואה לחלק מאלומיניום רגיל, ל-1% מנפח החמצן עצמו, לכדי רמה גבוהה יותר של דלק-1% של דחוסהחליפה (בגדילה).

F-22 Raptor: Stealth and Aerodynamic Trade-offs

לוקהיד מרטין F-22 Raptor יש גוף בעל פנים גבוהה, דמוי יהלום שנועד למזער את RCS בחצי הכדור הקדמי.צורה זו יוצרת גלי הלם מרובים וvortices כי להגדיל את גרר בהשוואה ל- onona טהור, אבל חוסר יכולת האובססיבית המוגברת מצדיק את העונש.הגוף כולל גם משככי משולבים (הרחבות מובילות) כי לייצר מערבה כדי לשפר את ההפרעות המבניות של ה-Foltic-Fol-Fol-Fol-Fthcasting לעיתים קרובות.

צריכת דלק והשלכות כלכליות

היחסים הישירים בין הפחתה בדלק לבין שריפת דלק מבוססים היטב.עבור מטוס ארוך-הפעמי טיפוסי, ירידה של 1% בגרור הכולל יכולה להניב חיסכון דלק על סדר של 0.7–0.8% על משימה טיפוסית, בהתאם לאזן ולתחילת מנוע.מאחר שדלק מייצג כ-20-30% מעלויות התפעול הישירות לחברות תעופה, אפילו שיפור של 0.5% מהאף לבדו יכול לתרגם למליוני דולרים שניצלו על פני 100 מטוסים.

מעבר לעלויות הדלק, גרר נמוך מאפשר גם עומס גבוה או טווח ארוך יותר, אשר יכול לייצר הכנסות נוספות.הקטנת צריכת הדלק ישירות מוריד פחמן דו חמצני (CO2) פליטות, תמיכה במטרה של תעשיית התעופה של צמיחה פחמן-נפטית.

שיטות עיצוב מתקדמות: CFD ו- Wind Tunnel Testing

עיצוב האף המודרני מסתמך רבות על דינמיקת נוזל חישובית (CFD) כדי לדמות את הפיזיקה המורכבת של זרימה סביב גוף. גבוה נאמנות ריינולדס-Averaged Navier-Stokes (RANS) וקודים אדדי סימלציה (les) מאפשרים למהנדסים לדמיין התפלגות לחץ, חיכוך קורטי חיכוך, ומיקומים גל עם דיוק גבוה.

אימות תוצאות CFD עדיין דורש בדיקות מנהרה רוח.מודלים עם חלקי האף משתנים מאפשרים מהנדסי מנהרה רוח למדוד כוחות, רגעים, לחצים על פני השטח במספרים ובזוויות שונות של התקפה.שילוב של CFD וניסויים הובילו לצורות חדשות כגון "גוף מעוקל" האף, שבו החיתתתתתתתול מתמזגת בצורה חלקה עם הקצה המוביל כדי להפחית את ההפרעות של נאס"א:0 אקטיביות לצורות הבאות:

מגמות עתידיות ומחקר

שליטה על נורות ובקרת זרימה יעילה

אזור אחד מתפתח הוא האף מורפיום או הסתגלותי, אשר יכול לשנות צורה בטיסה כדי להתאים למספרים שונים של מאך או תנאי טיסה.צור סגסוגת זיכרון, משככי כאבים אדזואלקטריים, ועורים גמישים מאפשרים לאף לעבור מפרופיל תת-קולוני מעוגל לפרופיל סופר-סגוני חד יותר.DARPA המחובר ל-Ratenersodsicsicsics על גבי מטוסים ממורפיום חקר מושגים כאלה, למרות שעדיין מאתגר עקב עומס חומרים ועייפות חומר, המאפשרת של פחמן זעירה.

המונחים: nose shapes

ביומיממתירי עורר השראה עיצובי האף החדשים המבוססים על בעלי חיים שנעים ביעילות דרך האוויר.לדוגמה, כנף החרוטה של הבקתה המובילה במעלה הקצה והראש המנופח נחקרו על צמצום במהירויות נמוכות. חלק מהחוקרים מציעים באמצעות "טורט" או "דופין" בצורת האף הגיאו-מולנט המשתמשת גדולה קדימה של הגוף הראשי כדי ליצור לחץ חיובי, בדומה לצורות המסובכות של יונקים, אך עדיין לא ניתן להוביל רעיונות מסורתיים של יונקים מסורתיים, אך ורק ליונקים מסורתיים.

Supersonic Business Jets ו- Low-Boom Noses

עם עניין מחודש בתעופה אזרחית סופר-סמית (למשל, X-59 של נאס"א ו-Boham Supersonic Overture), עיצוב האף חייב עכשיו גם לשקול הפחתה כהנית של אגן האף בצורת בקפידה יכול "להפיץ" את גלי ההלם באופן כזה כי הפריחה שמע על הקרקע הוא שקט יותר.

מסקנה

האף המטוס הוא הרבה יותר מאשר מיזוג אווירודינמי פשוט.צורתו שולטת על ההתחלה והעוצמה של רכיבי גרר בכל משטרי הטיסה, משפיע על יציבות ושליטה, ועליו לספק דרישות סותרות לנפח תא הטייס, לגניבה, לנחמה, לנחמה ולייצור עלות של עשרות שנים של מחקר יצרו מערכת ניהול יעילה של עקרונות עיצוב, אך כל מטוס חדש דוחף את הגבולות עם צורות מתקדמות של דלק חיצוני, אך מבטיח גישה חיצונית של דלק חיצוני של דלק ישיר של תאים.