Forma ideală a; o aripă - interstiții

Forma aripii și aerodinamica

Să vedem mai întâi rolul unui zmeu, pentru a înțelege pe deplin problemele implicate în proiectarea acestuia. În general, un avion este supus la patru forțe principale (a se vedea figura 1 de mai jos):

  • greutatea, care o trage spre sol;
  • ridicarea, forța generată de aripi și împotriva greutății;
  • împingerea de la motoare care permite aeronavei să avanseze;
  • și trageți, forța de rezistență a aerului care frânează dispozitivul.

La croazieră, aceste forțe sunt perfect echilibrate, în timp ce în faza de manevră (decolare, viraj etc.), dezechilibrul acestor forțe este cel care permite aeronavei să își schimbe cursul. Prin urmare, rolul aripilor unui avion este acela de a genera suficientă ridicare pentru a compensa greutatea avionului. Dar, în același timp, aripa ar trebui să producă cât mai puțin posibil. De fapt, cu cât rezistența aerului este mai mare, cu atât aeronava are nevoie de mai multă forță pentru a-și menține viteza și cu atât consumă mai multă energie prin evacuarea deșeurilor poluante. Proiectarea aripilor cu rezistență redusă și ridicare ridicată este, prin urmare, o problemă importantă pentru industria aeriană.

ideală

Figura 1: forțele exercitate asupra unui avion.
Forțele aerodinamice în albastru, forța de acționare în verde, greutatea în roșu.

Simulează pentru a analiza

Creșterea puterii de calcul a făcut, de fapt, posibilă, timp de mai mulți ani, abordarea soluției ecuațiilor Navier-Stokes într-un mod precis, nereușind să poată determina soluția exactă. Implementarea acestei metodologii poate fi complexă, dar principiul este relativ simplu: începem prin împărțirea domeniului din jurul aripii în zone mici, numite celule de control, întregul fiind numit mesh. De obicei, o rețea poate avea câteva milioane de celule de control. Figura 2 de mai jos prezintă o astfel de plasă în jurul unui profil (vedere aripii în secțiune verticală). Observăm că celulele sunt mai mici cu cât ne apropiem de aripă, deoarece fenomenele fizice sunt mai intense și necesită o rezoluție mai fină.