ניתוח השוואתי של רופד ו- Plain Flaps בביצוע Aerodynamic

מבוא לFlap Systems

כנפיים מטוסים נועדו לייצר מעלית ביעילות על פני מגוון רחב של מהירויות.במהלך שלבים קריטיים של טיסה - עלייה, עלייה, גישה ונחתה - טייסים דורשים להרים נוסף במהירויות נמוכות יותר.זה מושג באמצעות מכשירים עתירי גבוה, רוב הטיפות הנפוצות ביותר על קצה המסלול של כנף. בין עיצובים רבים, מכווצים ומישורים מייצגים שתי גישות בסיסיות עבור ביצועים דינמיים, מחפש יעילות טייסים חיוניים עבור תחזוקתם, מחפש יעילותם וטייסים חיוניים עבור טייסים.

הפונקציה העיקרית של כל פיסת האגף היא להגדיל את הבשלה של הזרוע, במקרים מסוימים, את שטח הפנים שלה.על ידי deflecting מטה, flaps לשנות את ההפצה הלחץ סביב האווירפול, לייצר סטנדרט גבוה יותר של מעלית (ראה:0 ⁇ FLT:0) , עם זאת, עלייה זו מגיעה עלות של גרר.

מימון של Flap Aerodynamics

כיצד פלאפס משנה את המעלית ודרדר

כאשר ה-Fap הוא deflected, ה-Saming היעיל של עליית האוויר.זה משנה את עקומת המעלית למעלה, כלומר עבור זווית נתונה של התקפה, הזרוע מייצרת יותר מעליות.הסום המוגדל גם מגביר את הלחץ ⁇ על פני השטח העליון של הזרוע.אם הלחץ ⁇ הופך חמור מדי, שכבת הגבול עשויה להפריד, המוביל לאובדן פתאומי של מעליות (Freaure) כדי לאפשר לנטרל את העיצובים יותר:0.

עלייה בפריסת ה-Flow בשל שני מרכיבים עיקריים: גרר מושרה (מייצר יותר מעליות) ו- פרופיל (משינויים בחלוקת לחץ וגרור צורה מוגברת) יעילותה של תצורה של תצורה של פיזור נמדד לעתים קרובות באמצעות יחס המעלית-ל-דראג (FLT:0L / DFLT:1) או את ה-FLT2: מקסימום PLT3Falure) LT) ; נזלת (Flastic) נזלת) נזלת (Flastic) נזלת (דפסים אלה ללא מחסנים שונים באופן משמעותי).

התפקיד של שכבת ה Boundary

שכבת הגבול היא שכבת האוויר הדקה של האגף שבו אפקטים של מולקווס שולטים.חלוקה זרימה מתרחשת כאשר שכבת הגבול מאבדת אנרגיה קינטית ואינה יכולה עוד לעקוב אחר קו המפרק של הזרוע.התקני הרמת גבוהה כמו flaps מעוקלים נועדו לחדש את שכבת הגבול על ידי הפניית אוויר באנרגיה גבוהה מן פני השטח התחתון דרך חריץ אל פני השטח העליון.זה מושג זה הוא מרכזי להבנה של הביצועים בין פערים מתפתלים.

המונחים: design and Performance

בנייה ומכניזם

סטיות פשוטות הן הצורה הפשוטה ביותר של מכשיר הרמת קצה גבוה.הם מורכבים מקטע מתפתל של האגף שמסובב כלפי מטה, בדרך כלל באמצעות קו hinge פשוט.לא קיים פער בין ה-Freap לבין המבנה האגף הקבוע.מנגנון ההפעלה הוא פשוט, לעתים קרובות באמצעות כבלים, רמפות, או פועלי חשמל זה הופך פשטות לקלות, זולות לייצור, ושמירה קלה.

Aerodynamic Characteristics

כאשר מפרשים פשטות, גדלות הסומבר של הזרוע, הרמת המקדם המעלית.עם זאת, חוסר מזל פירושו כי זרימת האוויר על פני השטח העליון נתקל שינוי פתאומי בריפוי בקו hinge. at מתון decs השתקפות (בדרך כלל עד 30-40 מעלות), פלוטים פשוטים פועלים ביעילות.

הקוטב של גרגר של קקטוס מראה עלייה בולטת בפרופיל כעלייה בירידה.המעלה המעלית לדרגה של השתקפות ( ⁇ FLT:0ClearFLT:1/ ⁇ ) נמוכה יחסית בהשוואה לעיצובים מתקדמים יותר.מסיבה זו, דליקות פשוטות משמשות לעתים קרובות על מטוס בהיר, גלדרים, ועיצובים ישנים יותר שבהם ביצועים מתונה הם מקובלים.

Typical Performance of Plain Flaps at Various Deflections (Example Data)

Flap Deflection (degrees)	ΔCₗ	ΔCₜ (drag coefficient increase)	Flow Separation Onset
0	0.0	0.0	None
15	0.4	0.02	None
30	0.7	0.06	Mild at hinge
45	0.9	0.15	Severe separation
60	1.0	0.30	Full stall

יישומים והגבלות

להקות פשוטות הן נפוצות על כלי רכב (למשל, Cessna 172), וקצת עיצובים בנוי ביתיים.התועלת העיקרית שלהם היא פשטות ועלות הפעלה ישירה נמוכה.עם זאת, עבור מטוסים מסחריים או ביצועים גבוהים יותר, המוגבלים FLT:0ClmaxFLT:1 וגרור גבוה ב desquas גדול להפוך s unsuits unables חייב גם להיות דוכנים של תכונות חד-פעמיות גדולות.

מלכודות נפוחות: עיצוב וביצוע

בנייה ו-Solt gometry

משטח מתפתל משלב פער מתוכנן בקפידה - החריץ - בין הזרוע הקבועה לבין החיסרון המנופל.המזל נוצר בדרך כלל על ידי עיצוב קצה המוביל של הטיפ ואת קצה השביל של האגף כדי ליצור נושטוש מתכנס-מצמץ. כאשר ה-Fap הוא הוריד, אוויר בלחץ גבוה מתחת למשטח העליון דרך המשטח הוא מכוון על פני השטח העליון של השבריר העליונה.

חלולים מעוקלים יכולים להיות חד-פעמיים (פער אחד) או רב-לוט (שניים או שלושה פערים) עיצובים רב-הלוטיים נפוצים על מטוס תחבורה גדול, אך מוסיפים מורכבות.הגאומטריה החרוטה - עדי, כורחה, וזווית היציאה - יש צורך לכוון בדיוק עבור האוויר הספציפי ועיוות.

יתרונות Aeroדינמית

(החלל) ממריץ את שכבת הגבול, ומאפשר למגרשים להיות מחוסנים לזווית גבוהה יותר (50-60 מעלות צלזיוס או יותר) ללא הפרדה זרימה, כתוצאה מכך, הטיפות המנווטות משיגות יעילות גבוהה משמעותית של המעלית המקסימלית.לדוגמה, דליפת רגל אחת יכולה להגדיל את פני השטח:0ClmaxFLT:1 על ידי 50–80% מעל מישורים פשוטים, כפולים, או משולשים, בנוסף לחסם העליון של 3, או משולשים, יכול להגדיל את הדליק 3.

דרדר בסטיות מתונות נמוך יותר מזה של נפילה פשוטה כי הזרם המצורף מקטין צורה גרר. עם זאת, בסטיות גבוהות מאוד (הגדרה נחיתה), גרר הכולל עולה באופן משמעותי בשל גרר מושרה ממעליות גבוהות וכמה פרופיל חיוור ממרכיבים ה-Fresht. יחס המעלית-to-drag בתצורה הוא בדרך כלל טוב יותר מאשר זה של נפילה רגילה בדל דומה, ומאפשר גישה פחות עם בוהקת עם בוהקת.

Representative Performance Comparison (Single-Slotted vs. Plain Flap on a Typical Airfoil)

Parameter	Plain Flap (45° deflection)	Slotted Flap (45° deflection)
Cₗₘₐₓ	1.8	2.5
ΔCₗ from baseline	0.9	1.6
Cₜ at Cₗₘₐₓ	0.18	0.15
L/D at approach Cₗ	8.5	11.2
Stall angle (degrees)	12	16

סוגים של מלכודות נפוחות

סינגל יחיד-Slotted

מזל אחד, מורכבות מתונה.שימוש נפוץ במטוסי תעופה כלליים כמו פייפר סנקה ומטוסים עסקיים רבים. מציעה איזון טוב בין ביצועים ותחזוקה.

כפול-Slotted

שני חריצים, בדרך כלל נמצא על חברת התעופה (Boeing 737, Airbus A320) מאפשר מאוד גבוה (FLT:0) ,ClmaxcioFLT:1 ותצורה יעילה נחיתה נדרשת הקפדה זהירה ובדיקות תכופות יותר.

Fowler Flaps (Slotted-Fowler)

גרסה שלא רק מחיתולים אלא גם מתרגמת לאחור, אזור כנף גדל ו-Samber. Fowler flaps הם היעילים ביותר, בשימוש על מטוסים כבדים כמו בואינג 747 ו- C-130. הם לעתים קרובות משלבים מספר רב של חריצים.

תחזוקה ושיקולים מורכבים

משטחים מרופדים מציגים חלקים נעים, צירים, מסלולים, ולעתים מנגנוני קישור מורכבים.מרכיבים אלה דורשים סיכה קבועה, בדיקה עבור ללבוש, והתאמות מדויקות.המזל עצמו יכול לצבור פסולת או קרח, אשר מקטין ביצועים ומהווה סיכון בטיחותי.מסיבה זו, חלפים מעוטים עשויים להיות עלויות תחזוקה גבוהות יותר ולמטה זמן בהשוואה ל flapsaps, עם זאת, aerodynamics לעתים קרובות לשלם את המורכבות הצבאית.

ניתוח אווירודינמי

המעלית המהירה ביותר Coefficient

הטיפות הנפלטות באופן עקבי משיגות גבוה יותר:0 (Clmaxalph:1) ערכים מאשר סדקים פשוטים עבור אותה אוויר פוץ וזווית דה-השטוש, המאפשר את הפלט להישאר יעיל בהרבה סטיות גבוהות יותר. לדוגמה, אוויר טיפוסי עם צומת רגיל יכול לעמוד ב 12 מעלות של התקפה עם 40 מעלות של פלס, בעוד אותו האוויר נשאר יעיל עם אורך נמוך יותר של 16 מעלות צלזיוס, 000 של מהירויות קצר יותר של טמפרטורות עד 16 מעלות צלזיוס, 000.

התנהגות דרמטית ו- Lift-to-Drag Ratio

בסטיות נמוכות (הגדרה, בדרך כלל 10-20 מעלות), שני סוגי ה-Fap מייצרים כמות דומה במעלית, אבל ה-Fapted לעתים קרובות יש מעט נמוך יותר גרר בשל החזקה טובה יותר של הזרם. בסטיות גבוהות (יבשה, 40-60 מעלות), גרר של פחית קטן עולה באופן לא פרופורציונלי בגלל הפרדה מסיבית, בעוד המטמון שומר על עלייה ליניארית יותר.

יחס המעלית-ל-דראג' בתצורת הנחיתה הוא בדרך כלל גבוה ב-20–40% עם סדקים מעוטים.עם זאת, ה-FLT המוחלט:0L/DigFLT:1 עדיין נמוך (כ-8-12) בגלל גרור גבוה יותר.התועלת השולטת והדבילה הנשגבת יותר מאשר יעילות טהורה.

דמויות ובטיחות

דליפות פשוטות נוטות לייצר דום פתאומי כאשר מתרחשת הפרדה, לעתים קרובות החל את ה-Freap hinge והפצת במהירות ברחבי הזרוע.זה יכול להוביל לשינוי פתאומי של המגרש או רול-off. paped צנרת לספק התקדמות דוכננית הרבה יותר: עיכובים החרוטים, וכאשר דוכנים סוף סוף קורה, זה נוטה להיות הדרגתי, עם התראה משמעותית אווירודינמיקה.

שיקולים מבניים וייצור

משקל ומורכבות המסחר

דליקות פשוטות הן קלות משקל ומבניות. הן מורכבות מבנה עור יחיד וצלעות עם קו hinge. סדקים נפוחים דורשים מבנה נוסף כדי לשמור על הגיאומטריה החרוטינאלית תחת עומס אווירודינמיקה. המסלול flap track ירידים ו Actuators להוסיף משקל - לעתים קרובות 5-15% יותר מאשר מערכת נפילה פשוטה עבור טווח שווה ערך.

עלויות ייצור ומוצרים

ניתן לעשות מפלסטיק נייר אלומיניום עם תהליכים פשוטים להרכיב. flaps, במיוחד סוגים רב-לוט או Fowler, דורשים דיוק machining, צורות מורכבות שביל, ולפעמים חומרים מורכבים כדי להשיג את צינורות אווירודינמיים הדרושים. עלויות הייצור יכול להיות 2- 4 פעמים גבוה יותר פי flap. עם זאת, עבור מטוסים הפועלים מקצרים קצרים או גבוה יותר שדה תעופה, תשלומים מעלים את שולי הבטיחות מוגברת.

המונחים: action and Regulatory context

שימוש בקטגוריות מטוסים שונות

• (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (FLT:0) Jets (Cessna Citation, Embraer Phenom): ibph:1 לעתים קרובות להשתמש בפלים חד-פעמיים.
• (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (FLT:0Commercial Narrowbody (Boeing 737, Airbus A320): ibph 1: כפול-slotted או Fowler flaps נדרש עבור מהירויות דוכני הסמכה וגישה מטפסת על ⁇ s.
• (בשיתוף 777, Airbus A350): אנדרט 1 מתקדם Fowler flaps עם קריומטיות מורכבות.
• (ב) ⁇ :0 (C-130, C-1703): FLT 1 Fowler flaps עבור גישה תלולה ופעולות שדה גס.

דרישות אישור (14CFR חלק 25)

מטוסים מוסמכים תחת FAR Part 25 (קטגוריה לספורט) חייבים להפגין מהירויות דוכנפיים ספציפיות, לטפס על ⁇ , ולטפל באיכויות בתצורת הנחיתה. pupted flaps הם לעתים קרובות האמצעים המעשיים היחידים כדי לענות על דרישות אלה תוך שמירה על פיזור כנף מקובל. מישורים פשוטים ידרוש הרבה יותר אזורי כנף או מהירויות גישה גבוהות יותר, אשר יהיו אסורים מבחינה כלכלית או מבצעית.

פיתוחים אחרונים וטכנולוגיות מתפתחות

Active Flow Control ו-Mophing Flaps

המחקר נמשך לשלב שליטה פעילה בזרימה (מטוסים סינתטיים, פלזמה פועלים) להחליף או להגדיל את החריץ הפסיבי.מערכות כאלה יכולות להשיג ביצועים מעוטים ללא מורכבות מכנית.מושגים של כנף מורגינג שואפים להיות חלק, שינוי צורה, אשר יכול לשכפל תצורה שונים של תצורה של צנרת. בעוד מבטיח, טכנולוגיות אלה נשאר ניסיוניות ועדיין לא בוגר עבור מטוסים.

« קלף שריד

מחשבים מודרניים של זבוב-על-ידי-חוט אופטימיזציה הגדרות פלט דינמיות בהתבסס על שלב הטיסה, משקל ותנאי אטמוספריים.לדוגמה, Airbus A380 משתמשת בלוחות זמנים משתנים אשר מתאמת באופן אוטומטי זוויות למזער את הגרור תוך שמירה על המעלית הנדרשת.התוכנה הזו באופן חלקי מקטין את החיסרון של פחמיטים פשוטים, אבל את ה- aeroדינמיקה הבסיסית עדיין מעדיף עיצובים עבור המעלית המקסימלית.

כלי רכב אוויריים בלתי מאוישים (UAVs)

מעצבי מל"ט עומדים בפני מגבלות ייחודיות: משקל, עלות ופשטות לעתים קרובות מובילים לשפלים פשוטים, אך יכולת גבוהה או מל"טים ארוכי טווח (למשל, Global Hawk) משתמשים לעתים בתכנוןים מלוטשים לשיפור הטיפול המהיר במהלך ההשקה והשיקום. Electric Vertical Takeoff and Landing (eVL) מטוסים תלויים במידה רבה במערכות הנעה וחדשניות, אך עדיין חסימת סף קריטי.

שיקולים מעשיים לטייסים ולמהנדסים

תכנון ביצועים

כאשר חישוב ניכוי ומרחקי נחיתה, הטייסים חייבים לקחת בחשבון את יעילות ה-FLT. מטוסים עם דליקות פשוטות בדרך כלל דורשים יותר מסלולים בגובה צפיפות גבוהה או משקולות כבדות.עבור צנרת מלוטש, גבוה יותר FLT:0ClmaxmaxmaxphFLT:1 מאפשר נמוך יותר VFLT:2REFFLT 3 מהירויות, תוך הקטנת המרחקים.

שינויים בתחזוקה

מתכווץ קבוע: בדיקה חזותית פשוטה, hinge lubricationcation, מדי פעם re-riging. scted flaps: בדיקות קבועות עבור מכשולים חריץ, tinge ללבוש, לעקוב אחר סדקים, והפעלה לאחור הצטברות קרח ב חריץ הוא סיכון רציני - Air עם חריצים מעוטים מעוטים לעתים קרובות יש מגפיים pneumatic או שוליים מחוממים על החיס החיסרון עצמו (למשל, אוויר, הם בדרך כלל קצר יותר).

חידוש ושינוי

כמה מטוסים ישנים יותר נסוגו עם מערכות מרופדות כדי לשפר את הביצועים.למשל, Cessna 210 צבר "STC" (תעודת סוג של סוג פליטה) המלוטש מהירויות דוכנפיים ומשפר יכולת שדה קצר.

מסקנה

הניתוח השוואתי של flaps מעוות ונקי מגלה יתרון אווירודינמי ברור עבור עיצובים מעוטים בייצור חסכוניים להרים גבוהים יותר, עיכוב הפרדה זרימה, ומספק תכונות דוכנים בטוחות יותר. עם זאת, ביצועים אלה מגיעים על חשבון מורכבות מוגברת, משקל, עלות ייצור, ועומס תחזוקה. paps פשוט נשאר בחירה מעשית עבור מטוסים שבו פשטות, עלות, וקלות תפעול הם רבתיים, במיוחד באור כללי ואימוני צי.

ההחלטה בין שני הסוגים תלויה בפרופיל המשימה: פעילות שדה קצרה, שדות תעופה בעלי יכולת גבוהה, ועומסים כבדים מועדפים על משטחים; בעוד שריצה שטוחה, דרישות ביצועים בינוניות, ותקציבים תפעוליים נמוכים מעדיפים סדקים פשוטים. מטוסים מודרניים לעתים קרובות משלבים את שתי הגישות, באמצעות סדקים מעוטים מעוטים עבור שליטה ראשונית וטיפות קטנות יותר (כמו למשל) עבור סיוע רולס כמו מטושטש, עשוי כעת, עיצוב יעיל של מערכות מסחר מטושטשות, אך ורקמות, אך ורקמות, עשוי להיות מטשטש בין סוגי מסחר יעיל, אך ורקמותק, אך ורקמות, אך ורקמותק של מערכות מסחר יעיל, עשוי להיות מטבוליות של מערכות מסחר מטושטשות, אך ורקמותק, אך ורקמות, עשוי להיות מטבוליות, אך ורקמותק, אך כעת, אך ורקמותק של מערכות מסחר מטושטשות, אך ורקמות, אך ורקמותק של מערכות מסחר יעיל של מערכות מסחר מטושטשות לטווח קצר, אך ורקמות, עשוי להיות מטבוליות עבור מערכות מסחר יעיל של מערכות מסחר מטושטשות, אך ורקמות, עשוי כעת, כמו למשל, כמו למשל, כמו למשל, כמו למשל, כמו למשל, כמו למשל, החל מטשטשות, כמו למשל,

לקריאה נוספת, ראה דוחות טכניים של נאס"א על אווירודינמיקה גבוהה (למשל, FLT:0NASA טכני מזכר 8190003FLT:1), FAA Advisory Circulars על מערכות flap, וספרי לימוד אקדמיים כגון FLT:2Aeroדינמיקה עבור הנדסה סטודנטיםFLT 3 על ידי EL Houghton מקורות עמוקים יותר, עיצוב נתונים פיזיקה.