LA; rodinamic
Definiția aerodinamicii și studiul aerului
Aerodinamica este studiul forțelor exercitate de aer asupra unui obiect. Vom lua ca obiect un avion aici, desigur, cu toate acestea, aerodinamica este aplicabilă pe alte dispozitive mobile care se mișcă în aer, cum ar fi mașinile. Un avion este o mașină destul de specială, trebuie să fie cât mai aerodinamică pentru a atinge viteze mari, dar trebuie, de asemenea, să fie supus unor forțe suficiente pentru a rămâne în aer și pentru a fi manevrabil.
Aerul din jurul nostru este un fluid, ca orice gaz sau lichid. Pentru a o defini sunt utilizate trei criterii: Densitatea (exprimat în kilograme pe metru cub), presiune (exprimat în pascal) și temperatura (exprimat în Kelvin). Este important să se ia în considerare acești trei parametri, deoarece aerul curge diferit pe o suprafață în funcție de valoarea lor. Pentru diagramele pe care le veți putea observa în această parte, aerul a fost asimilat particulelor, a căror traiectorie indică cea a aerului, este traiectoria pe care o ia fiecare atom de aer în timpul curgerii sale pe o suprafață. Un alt lucru, punctul de vedere adoptat în timpul analizelor se află în interiorul planului, adică vom considera că planul este fix și că aerul se mișcă.
Putem distinge mai multe tipuri de flux pe o aripă de avion, de aceste tipuri de flux depinde calitatea zborului aeronavei. Fluxul este laminaria când particulele de aer urmează căi drepte și paralele, fluxul este turbulent când aceste particule, deși au traiectorii paralele, nu mai urmează o traiectorie rectilinie, ci sub forma unei unde. În cele din urmă, fluxul este vârtej când particulele de aer nu fac altceva decât capul lor, traiectoriile nu sunt nici rectilinee, nici paralele între ele, ci total dezordonate. Apropo, asta se întâmplă pe suprafața superioară a unei aripi în timpul unei tarabe, dar vom vedea asta mai târziu.
Debit laminar Debit turbulent Debit vortex
Apropiindu-se de o suprafață solidă, aerul are proprietatea de a încetini, cu cât particula de aer se apropie de suprafață, cu atât va încetini mai mult, zona în care aerul este încetinit se numește strat limită. Acest strat limită este responsabil pentru rezistența aerului, pentru a evidenția rezistența aerului, este suficient să țineți o suprafață plană vertical și să exercitați un vânt puternic asupra acestuia, cu cât vântul va fi mai violent, cu atât mai mult va avea dificultăți în a ține tabla. Pe parcurs, fluxul de aer este laminar, pe măsură ce ajunge pe placă devine turbulent, iar în spatele plăcii se învârte, creând un vid care va tinde să aspire placa înapoi. Rezistența aerului este asimilată aspirației create de această depresiune, aceasta creează forța care cântărește pe placă. Aveți grijă să nu comparați rezistența aerului cu împingerea particulelor de aer pe placă ! Este important să cunoașteți bine rezistența aerului pentru a înțelege cum zboară un avion și cum se poate deplasa în aer.
Debitul de aer la apropierea de o suprafață plană
O mare parte a sarcinii inginerilor de aeronave este de a proiecta forme de aeronave astfel încât rezistența aerului să fie redusă. Am văzut cum se exercită rezistența aerului pe o suprafață plană, dar există și alte forme pentru a reduce această forță.
În cazul unui jumătate de sferă, rezistența aerului este puțin mai mică, deoarece particulele de aer ocolesc mai ușor suprafața, cu toate acestea, depresiunea este încă foarte puternică în partea din spate a semisferei. Dacă luăm acum un întreaga sferă, de exemplu un balon, fluxul de aer va fi mult mai ușor, cu toate acestea, o ușoară depresiune rămâne în spatele sferei, deci aceasta nu este forma aerodinamică perfectă. În realitate nu există o formă aerodinamică perfectă, cu toate acestea, se poate deforma această sferă astfel încât să se obțină o formă teșit, în acest fel rezistența la aer este cea mai mică.
Sferă jumătate Sferă Formă teșită
Rezistența la aer poate fi măsurată pe orice solid, a fost stabilită o formulă pentru acest lucru. Este R rezistența aerului în Newton: R = K.p.V².S
K este un coeficient care privește forma și suprafața solidului, nu are nici o unitate, este densitatea aerului din kilograme pe metru cub, V este viteza particulelor de aer, se exprimă în metri pe secundă, in cele din urma, este aria suprafeței, exprimată în metri patrati.
Marea dificultate în proiectarea unui avion constă în faptul că acesta trebuie să fie suficient de raționalizat pentru a menține performanțe aerodinamice bune, dar trebuie să fie, de asemenea, modelat corespunzător pentru tipul său de utilizare. În cazul unui Jumbo Jet, toți pasagerii și sistemele trebuie să-și găsească locul.
Forțe care acționează asupra unui avion
În zbor, un avion experimentează patru forțe majore, de fapt experimentează multe altele din cauza factorilor meteorologici, dar ne vom concentra asupra acestor patru forțe majore. Trebuie remarcat deja că aceste forțe sunt exercitate asupra centrului de greutate al aeronavei.
Să enumerăm aceste forțe: mai întâi este gravitatie, care tinde să doboare avionul și lift, care tinde dimpotrivă să o facă să crească. În zbor orizontală cu o viteză constant, liftul echilibrează forța exercitată de gravitație. Aceste două forțe se exercită vertical pe plan. Să vedem acum forțele care sunt exercitate orizontal pe plan: mai întâi există poteca, pe care l-am văzut anterior, dar și forța care permite planului să se miște, adică fie tracţiune a elicei sau a Apăsați reactoare. În zbor orizontală la viteză constant, trăgând sau împingând, echilibrați tragerea.