היתרונות של עיצובי כנף מטומטמים ב-Reducing Drag

בחיפוש אחר יעילות וביצועים גדולים יותר מתמיד, מהנדסים ארנונאוטיים מחדדים את צורת כנפי המטוסים למזער את גרר האווירודינמיקה. בין התכונות העיצוב היעילות והמפותחות ביותר הוא הזרוע המוטבעת על ידי ירידה הדרגתית באורך אקורד מהשורש (שם הוא פוגש את הפתילאז) לחוד, תוכנית הקלטת המוקלטת היא אבן הפינה של עיצוב מטוסים מודרני.

מה הם כנפיים מטומטמות?

כנף מרוקנת היא אחת שבה אורך ה- ord - המרחק מן הקצה המוביל אל קצה השביל - דימינישר לאורך העיגול מן השורש עד קצה.זה יוצר צורה שיכול לנוע ממלכודת עדינה לזווית כמעט-משולש. תואר ה-Fer הוא לעתים קרובות ביטוי יחס טאפר (Tip chord מחולק על ידי כורדי). a מלבני יש יחס של כבל מבני של 1.0, בעוד ש- 0.2d יחסית של ייצור נמוך יותר או יותר, עם רמה מודרנית, אולי, עם רמה גבוהה יותר של יעילות מודרנית של פחות או יותר של פחמן מודרני.

ה-Matred Planform אינו המצאה מודרנית. חלוצים מוקדמים כמו האחים רייט השתמשו בצורת של טייפ בעיצובים שלהם כנף, והמושג היה עוד יותר מעודן עם התפתחות כנפיים אלפטיות על מטוסים כגון Supermarine Spitfire, אשר הציע יעילות אווירודינמית יוצאת דופן.עם זאת, כנפיים אלפטיות מורכבות ויקרות לבנות כנפיים מטודות מספקות אפליקציה מעשית מצוינת של ביצועים פשוטים יותר של פריצה, עם התפלגות פשוטה יותר, עם ביצועים של מבנה פשוט יותר.

הדינמיקה של דרגו

כדי להעריך כיצד כנפיים מרוקדות להפחית את גרגור, חיוני להבין את שני סוגי הגרור העיקריים של מטוס: גרר מושרה וגרור טפילי:0;0) גרורת חלק 1 הוא תוצאה של ייצור מעלית: 3 כפי ש כנף מייצרת מעלית, הוא יוצר השפעה רבה על פני השטח, מבססת את ההשפעה של החיכוך, אך ורק על ידי גרורתי, הוא מושפעת על ידי חיכוך עמוק בתוך מערכת העיכול, הוא מושפעת, הוא משפיע באופן משמעותי, על ידי גרור את ההפרעה הפוכה, הוא גרורתית, הוא חזק, הוא משפיע על ידי גרורת, הוא חזק, הוא גרורה של גרורה של גרורה של גרור את ההפרעה הפוכה, הוא חזק, על ידי גרור את ההפרעה הפוכה, הוא חזק, הוא חזק, הוא חזק, על ידי גרורתית, הוא השפעה הפוכה, על ידי גרורתית, הוא השפעה הפוכה, על ידי גרורתית, על ידי גרורתית, על ידי גרורתית, הוא מושפעת על ידי גרורתית, על ידי גרורתית, על ידי גרורתית, הוא מושפעת על ידי גרור את ההפרעה הפוכה, 000.

כיצד כנפיים מטומטמות מצטמצם

היתרון הבסיסי של כנף מרוקנת הוא ביכולת שלה להפיץ ביעילות רבה יותר לאורך כל הזמן. כנף אידיאלית תפיק התפלגות מעלית אלילית, שבו המעלית ליחידה אורך משתנה באופן אטי משורש לטיפ.חלוקה זו ממזערת את גרר עבור פרק נתון ומעלית.התוכנית האלפטית (למשל, הספיפטירה) משיגה זאת באופן טבעי, אך מנקה היטב עם כנף שקרוב מאוד או מובילת יישר למשטח מושלם.

הפצה: The Elliptical Lift Distribution

For a given wingspan and lift, the absolute minimum induced drag occurs when the downwash is constant across the span. This condition is met by an elliptical distribution of lift. A rectangular wing, in contrast, produces a nearly constant lift per unit span near the root but a sharp drop-off at the tips, leading to strong tip vortices and higher induced drag. A tapered wing, by reducing the chord at the tip, reduces the local lift there, causing the lift distribution to become more elliptical. This reduces the strength of the tip vortices and, consequently, the induced drag.

כנפיים Vortices ו-Reduction

מערבות כנפיים בולטות ביותר כאשר יש שינוי מהיר במעלית ליד קצה. Tapering the Wings חלק מעבר זה. כי קצה קצה הצ 'ord הוא קטן יותר, את הרם המקומי coefficient (lift per Unit Zone) הוא נמוך יותר, ואת ההבדל הלחץ בין משטחים העליונים ותחתונים מופחת הוא מופחת.זה מוביל לvortices חלש יותר, אשר מתורגם ישירות לתוך פחות מושרה מטוסים מודרניים רבים גם משלב עם צ'יר או יותר כדי להפחית צ'ירטרפות.

יתרונות אווירודינמיקה ו Structural

מעבר לירידה בגרור המושרה, כנפיים מרוקדות מציעות מספר יתרונות נוספים שתורמים ליעילות מטוסים הכוללת ולטיפול.

שיפור האופים

התנהגות סטטית היא קריטית לבטיחות.על כנף ישירה, לא מסולקת, דוכנים לעתים קרובות מתחיל השורש וקידמה החוצה, מתן מזנון ויעילות איילון כמו הדוכנים מתפתח.זה רצוי כי הטייס שומר שליטה על דוכני רול.כנפיים, עם זאת, נוטה להיות זווית גבוהה יותר של התקפה על קצה, בשל הטיפ מופחת אם לא תוכנן בקפידה, עשוי ליזום את השליטה, גורם הפסד של שורש כזה, ובכך להפחית את קצה 1Fon הראשון של שטף, עם ירידה על ידי חסום, עם ירידה על ידי שמירה על קצה אחד, 000, עם ירידה חד פעמית, 000, 000 הראשון של שטף, 000, 000, 000.

חיסכון במשקל אינטגרטיבי

כנף מרוקנת יכולה להיות קלה יותר מאשר כנף מלבנית של אותה עיגול ואזור.הרגע השברירי בשורש הוא חזק; כנף מרוקנת מפחיתה את ה אקורד (ולכן את עומס האוויר) ליד קצה, מורידה את הרגע השברירי.זה מאפשר לחוטף ולעור להיות בהיר יותר, חוסכת משקל מבני.

צמצם את הראגוצ'י באמצעות Aspect Ratio

מכיוון שאגף מוקרן מאפשר לארוך יותר עבור אזור נתון (או שווה ערך, יחס היבט גבוה יותר) ללא טעינת טיפ מופרזת, הוא מאפשר למעצבים להגדיל את היחס היבט נוסף יותר מאשר כנף מלבנית יאפשר.יחסי היבטים גבוהים יותר באופן טבעי להפחית את גרגור המושרה, מה שהופך את הזרוע אפילו יעילה יותר.בנוסף, כנף מרוקנת יכולה להפחית את האזור רטוב בקצה, מעט יותר חיכוך עור.

הצעות מסחר ושיקולי תכנון

בעוד כנפיים מרוקדות מציעים יתרונות משמעותיים, הם לא ללא פשרות.העיצוב המבני של כנף מאוד מרוקנת דורש הנדסה זהירה להימנע דוכני טיפ ולנהל את נתיב העומס. עלויות הייצור יכול להיות גבוה יותר בשל ה אקורד משתנה ואת הצורך של בדיוק בצורת צלעות ופאנלים עור.בנוסף, כנפיים מרוקדות מאוד (עם יחסים נמוכים מאוד) יכול לחוות נטיות על נטיות בזווית גבוהה של תקיפת, או פגז, או פגז אחר.

Another consideration is the interaction with the fuselage. The root of a tapered wing is larger than that of an equivalent rectangular wing, which can increase interference drag at the wing-fuselage junction. Engineers address this with fillets and careful fairing design. Despite these challenges, the aerodynamic and structural advantages of moderate taper (taper ratios between 0.3 and 0.5) are so compelling that they are standard on virtually all modern airliners and many business jets.

דוגמאות ויישומים מודרניים

כמעט כל מטוס סילון בשירות כיום כולל כנפיים מרוקדות.ה-FLT:0 [Boeing 737FLT:1] משפחה, לדוגמה, משתמש במשט מתון בשילוב עם כנפיים על גרסאות חדשות יותר כדי להשיג יעילות דלק גבוהה.ה-FLT:2 Airbus A320FLT 3FLT 3FLT גם משתמש באגף מטבול עם סחף ייחודי וחלוקה מתאימה ביותר של מטוס C22, כמו C2 Airess, כמו C2, כמו C.

מטוסים צבאיים גם נהנים.פלקון F-16 לחימה משתמש בזרוע משולבת עם מקל גדול כדי להשיג ביצועים סופר-קולוניים תוך שמירה על יעילות תת-קולית.היכולת של הזרוע המרוקנת להפחית את גרר בטווח מהירות רחב הופכת אותו לבחירה תכליתית.אפילו הדור האחרון של מטוס מעופף, כגון B-2 Spirit, משלבת את הדבק בתוכנית הכוללת שלהם כדי למזער את הדאר וחתומה.

מסקנה

עיצובי כנף מצופים נשארים כלי בסיסי בארסנל של מהנדס הטכנאי האקונאוטי לצמצום הגרור ושיפור יעילות המטוס.על ידי קידום התפלגות מעלית אלפטית יותר, הם להפחית משמעותית את הגרור המושרה, המוביל לצריכת דלק נמוכה יותר, טווח ארוך יותר, וצמצום ההשפעה הסביבתית בשילוב עם הטבות מבניות והפוטנציאל לשיפור המאפיינים הדוכנים כאשר מעוצבים כראוי, כנפיים מוקרן מציעות מאוזנות בין טוהר אווירי אווירי ומבנה מעשי, כמו גם כן, כמו גם את הסוללות יעילות יותר, כדי להמשיך לחבר את הסוללות של התעשייה שלנו, כך שעדיין יעילה יותר, כך, כך, כך שימשיכו לחבר את הקיבולת של כלי קיבולת של כלי קיבולת של כלי יעיל יותר, כדי לחבר את התכונות של כלי יעיל יותר, כדי לחבר את התכונות של כלי יעיל יותר, כדי להמשיך את התכונות של התעשייה שלנו יהיה מסוגל יותר, כדי להמשיך לחבר את הסוללות יעילות יותר, כדי להמשיך לחבר את התכונות של כלי יעיל יותר, כדי לחבר את התכונות של כלי יעיל יותר, יעיל יותר, כדי להמשיך את התכונות הדוכנים יותר, כדי ליצור מחדש של כלי יעיל יותר, כדי להמשיך את התכונות הדוכנים יותר, כדי לחבר את הסוללות יעילות יותר, כדי להמשיך את הסוללות יעילות יותר, כדי להמשיך את התכונות של כלי

לקריאה נוספת על אווירודינמיקה של כנף, מרכז המחקר גלן של נאס"א:1Feurs 1LT מספק משאבים חינוכיים על גבי מעלית וגרור, ואת ה-FLT:2FAA של החתלתול של ידע אווירנוטיFLT 3 מציע מבט מעמיק על עקרונות עיצוב כנף.