Aerodinamik sürükləmə hər hansı cismin nisbi hərəkətinə əks təsir göstərən qüvvədir. Möhkəm səthin iki qatı arasında mövcud ola bilər. Sürətdən demək olar ki, müstəqil olan quru sürtünmə kimi digər müqavimətli dəstlərdən fərqli olaraq, sürükləmə qüvvələri verilmiş dəyərə tabe olur. Fəaliyyətin son səbəbi viskoz sürtünmə olsa da, turbulentlik ondan müstəqildir. Sürtmə qüvvəsi laminar axın sürətinə mütənasibdir.
Konsept
Aerodinamik sürükləmə qarşıdan gələn maye istiqamətində hər hansı hərəkət edən bərk cismə təsir edən qüvvədir. Yaxın sahənin yaxınlaşması baxımından sürüklənmə D ilə simvollaşdırılan cismin səthi üzərində təzyiqin paylanması nəticəsində yaranan qüvvələrin nəticəsidir. Özlülüyün nəticəsi olan dəri sürtünməsinə görə De ilə işarələnir. Alternativ olaraq, axın sahəsi, qüvvə baxımından hesablanırmüqavimət üç təbii hadisə nəticəsində yaranır: zərbə dalğaları, burulğan təbəqəsi və özlülük. Bütün bunları aerodinamik müqavimət cədvəlində tapmaq olar.
İcmal
Cismin səthinə təsir edən təzyiqin paylanması böyük qüvvələrə təsir edir. Onları da öz növbəsində ümumiləşdirmək olar. Bu dəyərin aşağı axın komponentləri bədənə təsir edən təzyiqin paylanması səbəbindən sürükləmə gücünü, Drp-ni təşkil edir. Bu qüvvələrin təbiəti şok dalğası effektlərini, burulğan sisteminin yaranması və oyanma mexanizmlərini birləşdirir.
Mayenin özlülüyü sürüklənməyə əhəmiyyətli dərəcədə təsir edir. Bu komponent olmadıqda, avtomobili yavaşlatmaq üçün hərəkət edən təzyiq qüvvələri arxa hissədə olan və avtomobili irəli itələyən güc tərəfindən zərərsizləşdirilir. Bu sıfır aerodinamik sürükləmə ilə nəticələnən repressurizasiya adlanır. Yəni, bədənin hava axını üzərində gördüyü iş geri qaytarıla bilər və bərpa edilə bilər, çünki axının enerjisini istiliyə çevirmək üçün sürtünmə effektləri yoxdur.
Təzyiq bərpası hətta özlü hərəkət halında da işləyir. Lakin bu dəyər güclə nəticələnir. Bu, başın bərpasının kifayət qədər səmərəsiz hesab edildiyi bölünmüş axın bölgələri olan avtomobillərdə sürüklənmənin dominant komponentidir.
Sürtünmə qüvvəsi, yəni səthdəki tangensial güctəyyarə, sərhəd qatının konfiqurasiyası və özlülüyündən asılıdır. Aerodinamik sürükləmə, Df, bədən səthindən təxmin edilən bataqlıq qruplarının aşağı axın proyeksiyası kimi hesablanır.
Sürtünmə və təzyiq müqavimətinin cəminə özlü müqavimət deyilir. Termodinamik nöqteyi-nəzərdən bataqlıq effektləri geri dönməz hadisələrdir və buna görə də entropiya yaradırlar. Hesablanmış özlü müqavimət Dv geri sıçrama gücünü dəqiq proqnozlaşdırmaq üçün bu dəyərdəki dəyişikliklərdən istifadə edir.
Burada qaz üçün hava sıxlığının düsturunu da vermək lazımdır: РV=m/MRT.
Təyyarə qaldırıcı istehsal edərkən, geri itələmənin başqa bir komponenti var. İnduksiya edilmiş müqavimət, Di. Bu, liftin istehsalını müşayiət edən burulğan sisteminin təzyiq paylanmasının dəyişməsindən yaranır. Alternativ qaldırma perspektivi hava axınının sürətindəki dəyişiklik nəzərə alınmaqla əldə edilir. Qanad havanı kəsir və onu aşağı hərəkət etməyə məcbur edir. Bu, qaldırıcı qanadda bərabər və əks sürtünmə qüvvəsi ilə nəticələnir.
Aşağı hava axınının impulsunun dəyişdirilməsi əks dəyərin azalmasına gətirib çıxarır. Bu, tətbiq olunan qanadda irəli hərəkət edən qüvvənin nəticəsidir. Bərabər, lakin əks kütlə arxada hərəkət edir, bu da induksiya edilmiş sürüklənmədir. Uçuş və ya eniş zamanı təyyarə üçün ən vacib komponent olmağa meyllidir. Başqa bir sürükləmə obyekti, dalğa sürükləməsi (Dw) şok dalğaları ilə bağlıdıruçuş mexanikasının transonik və supersəs sürətlərində. Bu rulonlar sərhəd qatında dəyişikliklərə və bədənin səthi üzərində təzyiq paylanmasına səbəb olur.
Tarix
Havadan (sıxlıq düsturu) və ya digər mayedən keçən hərəkət edən cismin müqavimətlə qarşılaşması fikri Aristotelin dövründən bəri məlumdur. Louis Charles Breguet tərəfindən 1922-ci ildə yazılmış bir məqalə optimallaşdırma yolu ilə sürüklənməni az altmaq üçün səy göstərməyə başladı. Müəllif 1920-1930-cu illərdə bir neçə rekord qıran təyyarə yaradaraq öz ideyalarını həyata keçirməyə davam etdi. Lüdviq Prandtlın 1920-ci ildəki sərhəd təbəqəsi nəzəriyyəsi sürtünməni minimuma endirmək üçün stimul verdi.
Təyyarə dizaynında ardıcıllığın əhəmiyyətini inandırıcı şəkildə nümayiş etdirmək üçün nəzəri konsepsiyaları təqdim edən ser Melvil Cons ardıcıllıqla bağlı daha bir vacib çağırış etdi. 1929-cu ildə Kral Aeronavtika Cəmiyyətinə təqdim etdiyi "The Ramlined Airplane" adlı əsəri mühüm əhəmiyyət kəsb etdi. O, "təmiz" monoplan və geri çəkilə bilən alt avtomobil konsepsiyasına gətirib çıxaran, minimum sürtünmə qabiliyyətinə malik ideal təyyarə təklif etdi.
Consun işinin o dövrün dizaynerlərini ən çox şoka salan cəhətlərindən biri onun real və ideal təyyarə üçün at gücünə qarşı sürət planı idi. Təyyarə üçün məlumat nöqtəsinə baxsanız və onu üfüqi olaraq mükəmməl bir əyriyə ekstrapolyasiya etsəniz, eyni güc üçün tezliklə nəticəni görə bilərsiniz. Cons təqdimatını bitirdikdən sonra dinləyicilərdən biritermodinamikada Karno dövrü kimi əhəmiyyət səviyyəsi.
Liftlə bağlı müqavimət
Liftin yaratdığı boşluq təyyarənin qanadı və ya gövdəsi kimi üçölçülü gövdə üzərində yamacın yaradılması nəticəsində yaranır. İnduksiya edilmiş əyləc əsasən iki komponentdən ibarətdir:
- Arxadakı burulğanlar yaratdığına görə dartın.
- Qaldırma sıfır olduqda orada olmayan əlavə özlülük var.
Gövdənin qaldırılması nəticəsində mövcud olan axın sahəsindəki arxa burulğanlar, qaldırıcının yaradılması nəticəsində bir neçə müxtəlif istiqamətlərdə axan obyektin üstündə və altında havanın turbulent qarışması ilə əlaqədardır..
Gövdənin yaratdığı liftlə eyni qalan digər parametrlərlə, yamacın yaratdığı müqavimət də artır. Bu o deməkdir ki, qanadın hücum bucağı artdıqca, qalxma əmsalı da artır, geri sıçrayış da. Tövlənin başlanğıcında, meylli aerodinamik qüvvə, qaldırıcının səbəb olduğu sürüklənmə kimi kəskin şəkildə azalır. Amma bu dəyər bədəndən sonra turbulent bağlanmamış axının əmələ gəlməsi səbəbindən artır.
Saxta sürükləmə
Bu, bərk cismin maye içərisindən hərəkəti nəticəsində yaranan müqavimətdir. Parazitar sürtünmə bir neçə komponentə malikdir, o cümlədən, viskoz təzyiq və səth pürüzlülüyü (dəri sürtünməsi) səbəbindən hərəkət. Bundan əlavə, nisbi yaxınlıqda bir neçə cəsədin olması sözdə səbəb ola bilərbəzən terminin tərkib hissəsi kimi təsvir edilən müdaxilə müqaviməti.
Aviasiyada induksiyaya səbəb olan əks reaksiya daha aşağı sürətlərdə daha güclü olur, çünki lifti saxlamaq üçün yüksək hücum bucağı tələb olunur. Bununla belə, sürət artdıqca, induksiya edilmiş sürükləmə ilə yanaşı, azaldıla bilər. Bununla belə, maye çıxıntılı cisimlərin ətrafında daha sürətli axaraq sürtünməni artırdığı üçün parazit sürtünmə güclənir.
Yüksək sürətlərdə (transonik) dalğaların sürüklənməsi yeni səviyyəyə çatır. Bu itələmə formalarının hər biri sürətdən asılı olaraq digərlərinə mütənasib olaraq dəyişir. Beləliklə, ümumi sürükləmə əyrisi bəzi hava sürətində minimumu göstərir - təyyarə optimal səmərəlilikdə və ya ona yaxın olacaq. Pilotlar bu sürətdən mühərrik nasazlığı zamanı dözümlülüyü (minimum yanacaq sərfiyyatı) və ya sürüşmə məsafəsini artırmaq üçün istifadə edəcək.
Aviation Power Curve
Hava sürətinin funksiyası kimi parazit və induksiya edilmiş sürüklənmənin qarşılıqlı əlaqəsi xarakterik xətt kimi göstərilə bilər. Aviasiyada buna tez-tez güc əyrisi deyilir. Pilotlar üçün bu vacibdir, çünki bu, müəyyən bir hava sürətindən aşağıda və əks-intuitiv olaraq, hava sürəti azaldıqca onu saxlamaq üçün daha çox itki tələb olunduğunu göstərir, nəinki az deyil. Uçuş zamanı “pərdəarxası” olmağın nəticələri vacibdir və pilot təliminin bir hissəsi kimi öyrədilir. Subsonik üzrəBu əyrinin U formasının əhəmiyyətli olduğu hava sürətləri, dalğa sürüklənməsi hələ bir faktora çevrilməmişdir. Buna görə əyridə göstərilmir.
Transonic və supersonik axınlarda əyləc
Sıxıcı dalğa sürükləməsi cisim sıxıla bilən mayenin içindən və suda səs sürətinə yaxın sürətlə hərəkət etdikdə yaranan sürüklənmədir. Aerodinamikada dalğa dirçəlməsi idarəetmə rejimindən asılı olaraq bir çox komponentə malikdir.
Transonik uçuş aerodinamikasında dalğanın sürüklənməsi mayedə şok dalğalarının əmələ gəlməsinin nəticəsidir ki, bu dalğalar səsdən sürətli axının yerli sahələrini yaratarkən əmələ gəlir. Təcrübədə belə bir hərəkət siqnalın sürətindən xeyli aşağı hərəkət edən cisimlərdə baş verir, çünki havanın yerli sürəti artır. Bununla belə, dəyər daha da irəli getməyincə, avtomobil üzərində tam səsdən sürətli axın inkişaf etməyəcək. Transonik sürətlə uçan təyyarələr normal uçuş zamanı tez-tez dalğa şəraiti ilə qarşılaşırlar. Transonik uçuşda bu itələmə adətən transonik sıxılma sürüklənməsi adlanır. Uçuş sürəti artdıqca o, xeyli güclənir və bu sürətlərdə digər formalara üstünlük verir.
Səsdən sürətli uçuşda dalğanın sürüklənməsi mayedə mövcud olan və bədənə yapışan, bədənin qabaqcıl və arxa kənarlarında əmələ gələn zərbə dalğalarının nəticəsidir. Səsdən sürətli axınlarda və ya kifayət qədər böyük fırlanma bucaqları olan gövdələrdə bunun əvəzinə olacaqboş şok və ya əyri dalğalar əmələ gəlir. Bundan əlavə, transonik axının yerli sahələri daha aşağı səs sürəti ilə baş verə bilər. Bəzən onlar transonik axınlarda olanlara bənzər digər qaldırıcı cisimlərin səthlərində mövcud olan əlavə şok dalğalarının inkişafına səbəb olur. Güclü axın rejimlərində dalğa müqaviməti adətən iki komponentə bölünür:
- Dəyərdən asılı olaraq supersonik qaldırma.
- Həcmi, bu da konsepsiyadan asılıdır.
Sabit uzunluğa malik inqilab cismin minimum dalğa müqaviməti üçün qapalı forma həlli Sears və Haack tərəfindən tapılıb və "Seers-Haack Distribution" kimi tanınır. Eynilə, sabit həcm üçün minimum dalğa müqaviməti forması "Von Karman Ogive"dir.
Busemannın iki qanadlı təyyarəsi, prinsipcə, dizayn sürətində işləyərkən heç belə hərəkətə məruz qalmır, həm də qaldırma qabiliyyətinə malik deyil.
Məhsullar
Külək tuneli, bərk cisimlərin yanından keçən havanın təsirini öyrənmək üçün tədqiqatda istifadə edilən alətdir. Bu dizayn ortada sınaqdan keçirilən obyektin yerləşdiyi boruvari keçiddən ibarətdir. Hava güclü fan sistemi və ya digər vasitələrlə obyektin yanından keçir. Tez-tez boru modeli adlandırılan sınaq obyekti hava qüvvələrini, təzyiq paylanmasını və ya digər ölçüləri ölçmək üçün müvafiq sensorlarla təchiz edilmişdir.aerodinamik xüsusiyyətlər. Bu, sistemdəki problemi vaxtında aşkar etmək və düzəltmək üçün də lazımdır.
Təyyarələrin növləri hansılardır
Əvvəlcə tarixə baxaq. Ən erkən külək tunelləri 19-cu əsrin sonlarında, aviasiya tədqiqatlarının ilk günlərində icad edilmişdir. Məhz o zaman bir çoxları uğurlu havadan daha ağır təyyarələr yaratmağa çalışdılar. Külək tuneli adi paradiqmanı tərsinə çevirmək üçün bir vasitə kimi düşünüldü. Hərəkətsiz dayanıb bir cismi onun içindən keçirtmək əvəzinə, cisim hərəkətsiz dayansa və hava daha yüksək sürətlə hərəkət etsə, eyni effekt əldə ediləcəkdi. Bu yolla, stasionar müşahidəçi uçan məhsulu hərəkətdə tədqiq edə və ona tətbiq edilən praktiki aerodinamikanı ölçə bilər.
Boruların inkişafı təyyarənin inkişafı ilə müşayiət olundu. Böyük aerodinamik qurğular İkinci Dünya Müharibəsi zamanı inşa edilmişdir. Belə bir boruda sınaq Soyuq Müharibə dövründə səsdən sürətli təyyarələrin və raketlərin inkişafı zamanı strateji əhəmiyyətli hesab olunurdu. Bu gün təyyarələr hər şeydir. Və demək olar ki, bütün ən mühüm inkişaflar artıq gündəlik həyata daxil edilib.
Daha sonra külək tunelinin tədqiqatı təbii bir məsələ oldu. Binalar böyük səthləri küləyə təqdim edəcək qədər hündür olduqda küləyin süni tikililərə və ya obyektlərə təsiri öyrənilməli və yaranan qüvvələrə binanın daxili elementləri tərəfindən müqavimət göstərilməli idi. Bu cür dəstlərin tərifi tikinti məcəllələrindən əvvəl tələb olunurdustrukturların tələb olunan möhkəmliyini müəyyən etmək. Və belə testlər bu günə qədər böyük və ya qeyri-adi binalar üçün istifadə olunmağa davam edir.
Hətta sonralar avtomobillərin aerodinamik sürüklənməsinə yoxlamalar tətbiq olundu. Ancaq bu, qüvvələri müəyyən etmək üçün deyil, avtomobili müəyyən bir sürətlə yol yataqları boyunca hərəkət etdirmək üçün tələb olunan gücü az altmaq yollarını müəyyənləşdirmək idi. Bu tədqiqatlarda yol və nəqliyyat vasitələrinin qarşılıqlı əlaqəsi mühüm rol oynayır. Test nəticələrini şərh edərkən məhz o nəzərə alınmalıdır.
Real vəziyyətdə yolun hərəkət hissəsi nəqliyyat vasitəsinə nisbətən hərəkət edir, lakin hava hələ də yola nisbidir. Ancaq külək tunelində hava yola nisbətən hərəkət edir. Sonuncu avtomobilə nisbətən stasionar vəziyyətdədir. Bəzi sınaq avtomobili külək tunellərinə sınaq vasitəsinin altında hərəkət edən kəmərlər daxildir. Bu, faktiki vəziyyətə yaxınlaşmaq üçündür. Oxşar cihazlar külək tunelinin qalxma və enmə konfiqurasiyalarında istifadə olunur.
Avadanlıq
İdman avadanlıqlarının nümunələri də uzun illərdir ki, adi haldır. Onlara qolf dəyənəkləri və topları, olimpiya bobsled və velosipedçilər və yarış avtomobili dəbilqələri daxildir. Sonuncunun aerodinamikası açıq kabinli avtomobillərdə (Indycar, Formula 1) xüsusilə vacibdir. Dəbilqə üzərində həddindən artıq qaldırma qüvvəsi əhəmiyyətli stress yarada bilərsürücünün boynunda, arxa tərəfdəki axın ayırıcısı isə turbulent möhürdür və nəticədə yüksək sürətlə görmə qabiliyyətini pozur.
Yüksək sürətli rəqəmsal kompüterlərdə hesablama mayeləri dinamikası (CFD) simulyasiyalarında irəliləyişlər külək tunelinin sınaqlarına ehtiyacı azaldıb. Lakin CFD nəticələri hələ də tam etibarlı deyil, bu alət CFD proqnozlarını yoxlamaq üçün istifadə olunur.
