Tracțiunea

Tracțiunea este forța care se opune deplasării unei aeronave în aer. Există două tipuri de bază: rezistența parazită și rezistența indusă. Prima se numește parazită pentru că nu funcționează în nici un fel pentru a ajuta zborul, în timp ce a doua, rezistența indusă, este un rezultat al unui profil aerodinamic care dezvoltă portanță.

Traspirația parazită

Traspirația parazită este compusă din toate forțele care lucrează pentru a încetini mișcarea unei aeronave. După cum sugerează termenul parazit, este vorba de rezistența care nu este asociată cu producerea portanței. Aceasta include deplasarea aerului de către aeronavă, turbulențele generate în curentul de aer sau un obstacol în calea deplasării aerului pe suprafața aeronavei și a profilului aerodinamic. Există trei tipuri de rezistență parazită: rezistența de formă, rezistența de interferență și frecarea cu pielea.

Ristența de formă

Ristența de formă este porțiunea de rezistență parazită generată de aeronavă datorită formei sale și a fluxului de aer din jurul acesteia. Exemplele includ capota motorului, antenele și forma aerodinamică a altor componente. Atunci când aerul trebuie să se separe pentru a se deplasa în jurul unei aeronave în mișcare și a componentelor sale, acesta se reunește în cele din urmă după ce trece pe lângă corp. Cât de repede și de ușor se reunește este reprezentativ pentru rezistența pe care o creează, care necesită o forță suplimentară pentru a fi depășită.

Observați cum placa plană din figura 5-7 face ca aerul să se învârtă în jurul marginilor până când, în cele din urmă, se reunește în aval. Rezistența de formă este cea mai ușor de redus atunci când se proiectează o aeronavă. Soluția este de a aerodinamiza cât mai multe piese posibil.

Trasa de interferență

Trasa de interferență provine din intersecția curenților de aer care creează curenți turbionari, turbulențe sau restricționează curgerea lină a aerului. De exemplu, intersecția dintre aripă și fuselaj la rădăcina aripii are o rezistență de interferență semnificativă. Aerul care circulă în jurul fuselajului se ciocnește cu aerul care circulă deasupra aripii, fuzionând într-un curent de aer diferit de cei doi curenți inițiali. Cea mai mare rezistență de interferență se observă atunci când două suprafețe se întâlnesc la unghiuri perpendiculare. Carenajele sunt utilizate pentru a reduce această tendință. Dacă un avion de vânătoare cu reacție transportă două rezervoare de aripă identice, rezistența totală este mai mare decât suma rezervoarelor individuale, deoarece ambele creează și generează rezistență de interferență. Carenajele și distanța dintre suprafețele portante și componentele externe (cum ar fi antenele radar atârnate de aripi) reduc rezistența de interferență.

Ristența de frecare a pielii

Ristența de frecare a pielii este rezistența aerodinamică datorată contactului aerului în mișcare cu suprafața unei aeronave. Orice suprafață, indiferent cât de aparent netedă, are o suprafață aspră, zgrunțuroasă, atunci când este privită la microscop. Moleculele de aer, care vin în contact direct cu suprafața aripii, sunt practic nemișcate. Fiecare strat de molecule de deasupra suprafeței se mișcă puțin mai repede până când moleculele se mișcă la viteza aerului care se deplasează în jurul aeronavei. Această viteză se numește viteza de curgere liberă. Zona dintre aripă și nivelul de viteză a curentului liber este la fel de largă ca o carte de joc și se numește strat limită. În partea superioară a stratului limită, moleculele își măresc viteza și se deplasează cu aceeași viteză ca și moleculele din afara stratului limită. Viteza reală cu care se deplasează moleculele depinde de forma aripii, de vâscozitatea (aderența) aerului prin care se deplasează aripa sau profilul aerodinamic și de compresibilitatea acestuia (cât de mult poate fi compactat).

Curentul de aer din afara stratului limită reacționează la forma marginii stratului limită la fel cum ar reacționa la suprafața fizică a unui obiect. Stratul limită conferă oricărui obiect o formă „efectivă” care este, de obicei, ușor diferită de forma fizică. Stratul limită se poate, de asemenea, separa de corp, creând astfel o formă efectivă mult diferită de forma fizică a obiectului. Această modificare a formei fizice a stratului limită determină o scădere dramatică a portanței și o creștere a rezistenței la înaintare. Când se întâmplă acest lucru, profilul aerodinamic a intrat în impas.

Pentru a reduce efectul rezistenței prin frecare a suprafeței, proiectanții de aeronave utilizează nituri de montaj la același nivel și elimină orice neregularități care ar putea să iasă în afară de suprafața aripii. În plus, un finisaj neted și lucios ajută la tranziția aerului pe suprafața aripii. Deoarece murdăria de pe o aeronavă perturbă curgerea liberă a aerului și crește rezistența la înaintare, mențineți suprafețele aeronavei curate și ceruite.

Raza indusă

Cel de-al doilea tip de bază de rezistență la înaintare este rezistența indusă. Este un fapt fizic stabilit că nici un sistem care lucrează în sens mecanic nu poate fi 100% eficient. Aceasta înseamnă că, indiferent de natura sistemului, lucrul necesar este obținut în detrimentul unui anumit lucru suplimentar care este disipat sau pierdut în sistem. Cu cât sistemul este mai eficient, cu atât această pierdere este mai mică.

În zborul la nivel, proprietățile aerodinamice ale unei aripi sau ale unui rotor produc o portanță necesară, dar aceasta poate fi obținută numai în detrimentul unei anumite penalizări. Denumirea dată acestei penalizări este rezistența indusă. Rezistența indusă este inerentă ori de câte ori un profil aerodinamic produce portanță și, de fapt, acest tip de rezistență este inseparabil de producerea portanței. În consecință, ea este întotdeauna prezentă dacă se produce portanță.

Un profil aerodinamic (aripă sau pală de rotor) produce forța de portanță prin utilizarea energiei curentului de aer liber. Ori de câte ori un profil aerodinamic produce portanță, presiunea de pe suprafața inferioară a acestuia este mai mare decât cea de pe suprafața superioară (principiul lui Bernoulli). Ca urmare, aerul tinde să curgă dinspre zona de presiune ridicată de sub vârf spre zona de presiune scăzută de pe suprafața superioară. În apropierea vârfurilor, există tendința ca aceste presiuni să se egalizeze, ceea ce duce la un flux lateral spre exterior, dinspre partea inferioară spre suprafața superioară. Această curgere laterală imprimă o viteză de rotație aerului la vârfuri, creând vârtejuri care urmăresc în spatele profilului.

Când aeronava este privită dinspre coadă, aceste vortexuri circulă în sens invers acelor de ceasornic în jurul vârfului drept și în sensul acelor de ceasornic în jurul vârfului stâng. Pe măsură ce aerul (și vortexurile) se rostogolesc de pe spatele aripii, acestea formează un unghi în jos, ceea ce este cunoscut sub numele de downwash. Figura 5-10 ilustrează diferența dintre șuvoiul descendent la altitudine și cel din apropierea solului. Ținând cont de direcția de rotație a acestor vortexuri, se poate observa că acestea induc un flux de aer ascendent dincolo de vârf și un flux descendent în spatele marginii de fugă a aripii. Acest curent descendent indus nu are nimic în comun cu curentul descendent care este necesar pentru a produce portanță. Este, de fapt, sursa de rezistență indusă.

Downwash-ul orientează vântul relativ în jos, deci cu cât aveți mai mult downwash, cu atât mai mult vântul vostru relativ este orientat în jos. Acest lucru este important pentru un motiv foarte bun: portanța este întotdeauna perpendiculară pe vântul relativ. În figura 5-11, puteți vedea că, atunci când aveți mai puțină barbotare în jos, vectorul portanță este mai vertical, opunându-se gravitației. Iar atunci când aveți mai multă barbotare descendentă, vectorul de portanță se îndreaptă mai mult spre spate, provocând rezistență indusă. În plus, este nevoie de energie pentru ca aripile dvs. să creeze șuvoaie descendente și vârtejuri, iar această energie creează rezistență la înaintare.

Cu cât sunt mai mari dimensiunea și puterea vortexurilor și componenta de jet descendent consecventă asupra fluxului net de aer peste profilul aerodinamic, cu atât mai mare devine efectul de rezistență indusă. Această șuviță descendentă peste partea superioară a profilului aerodinamic la vârf are același efect ca și îndoirea vectorului de portanță spre spate; prin urmare, portanța este ușor înapoia perpendiculară pe vântul relativ, creând o componentă de portanță spre spate. Aceasta este rezistența indusă.

Pentru a crea o presiune negativă mai mare pe vârful unui profil aerodinamic, profilul poate fi înclinat la un AOA mai mare. Dacă AOA a unui profil aerodinamic simetric ar fi zero, nu ar exista nicio diferență de presiune și, în consecință, nicio componentă descendentă și nicio rezistență indusă. În orice caz, pe măsură ce AOA crește, rezistența indusă crește proporțional. Altfel spus, cu cât viteza aerului este mai mică, cu atât mai mare este AOA necesară pentru a produce o portanță egală cu greutatea aeronavei și, prin urmare, cu atât mai mare este rezistența indusă. Valoarea rezistenței induse variază invers cu pătratul vitezei aerodinamice.

În mod invers, rezistența parazită crește odată cu pătratul vitezei aerodinamice. Astfel, în regim staționar, pe măsură ce viteza aerului scade până aproape de viteza de pierdere, rezistența totală la înaintare devine mai mare, în principal din cauza creșterii bruște a rezistenței induse. În mod similar, pe măsură ce aeronava atinge viteza care nu trebuie depășită niciodată (VNE), rezistența totală crește rapid din cauza creșterii bruște a rezistenței parazite. După cum se observă în figura 5-6, la o anumită viteză aeriană, rezistența totală este la valoarea minimă. La calcularea razei maxime de acțiune a aeronavei, împingerea necesară pentru a învinge rezistența este minimă dacă rezistența este minimă. Puterea minimă și rezistența maximă au loc într-un punct diferit.

Flight Literacy recomandă

Rod Machado’s Private Pilot Handbook -Flight Literacy recomandă produsele lui Rod Machado pentru că acesta ia ceea ce în mod normal este sec și plictisitor și îl transformă cu umorul său caracteristic, ajutându-vă să vă mențineți implicat și să rețineți informațiile mai mult timp. (vezi toate produsele lui Rod Machado).

.