1. No category

Aerodynamik
eller
Flygningens grundprinciper
Ivan Hedin
m
F
a
Newton: F = m x a
Bernoulli
Bernoulli forts.
Lyftkraft
Newton:
• Kraft: F = m x a
• För varje kraft som verkar på en kropp,
bildas en lika stor motriktad kraft.
Bernoulli:
Statiskt tryck + dynamiskt tryck = konstant
Vridande moment i vingen
Angle of Incidence
Anfallsvinkel
Vid stagnationspunkten är hastigheten noll och
trycket som störst.
En asymmetrisk vingprofil ger lyftkraft även om
anfallsvinkeln är = 0.
(Lyftkraft)
TOTAL REACTION
(Resulterande kraft)
(Motstånd)
Resulterande kraften delas upp i:
•Lyftkraft, vinkelrät mot fria strömmande luften.
•Motstånd, parallellt med fria strömmande luften.
Lyftkraften är vinkelrät mot fria
strömmande luften och motståndet
är parallellt med fria strömmande
luften oavsett anfallsvinkel.
Vingens buktighet (Camber)
Vingform - lyftkraft
Även en ladugårdsdörr flyger, men
inte så bra.
Lyftkraftskoefficient (CL)
Max flygvikt
Lägre flygvikt
Anfallsvinkel
CL
α
Lyftkraftsformeln
L = CL X
ρ V2
2
L : Lyftkraft
CL : Lyftkraftskoefficient
ρ : Densitet
V2 : Hastighet i kvadrat
S : Vingyta (Surface)
X
S
Olika motstånd
Formmotstånd
Formmotstånd
Formmotstånd
Friktionsmotstånd
Omslagspunkt,
separationspunkt
och motstånd inom
respektive strömningsintervall.
Friktionsmotstånd
Friktionsmotstånd
Interferensmotstånd
Inducerat motstånd
Inducerat motstånd
Inducerat motstånd
Inducerat motstånd
Åtgärder för minskat inducerat
motstånd
Även vriden vingprofil minskar
inducerat motstånd
Motstånd
•
•
•
•
•
Formmotstånd
Friktionsmotstånd
Interferensmotstånd
Vågmotstånd
Inducerat motstånd
0-motstånd
Totalmotstånd
Totalmotstånd
Rullmotstånd
Sidoförhållande
Sidoförhållande = Spännvidd/Medelkorda
Avsmalnande vingar
Tapered wings
Anfallsvinkel - fart
Stallhastighet - vikt
Stabilisatorstall
Höglyftanordningar
• Bakkantsklaffar (Trailing Edge Flaps)
– Utfällda bakkantsklaffar förskjuter lyftkraftcentrum bakåt. Ger ett nossänkande moment
kring tyngdpunkten men kan mer än uppvägas
av att ett ökat nedsvep träffar stabilistorn vilket
ger ett noshöjande moment.
• Framkantsklaffar (Slats and Drooped
Leading Edge Flaps)
Klaffläge - glidbanevinkel
Glidbanan oberoende av vikt
Bakkantsklaffar
(Trailing edge flaps)
(Enkel klaff)
Klaff med spalt
Slats
Effekt av slat.
Slat ger stor ökning av
lyftkraft med liten
motståndsökning.
Tillför energi till
vingens översida så
att stallvinkeln kan
ökas exempelvis från
15˚ till 22˚
Framkantsklaff ger liknande förbättring som slat och är särskilt
lämplig för vingar med tunn högfartsprofil med skarp framkant.
Vid höga anfallsvinklar har luften svårt att komma runt
framkanten vilket leder till tidig separation.
Markeffekt
Markeffekt
Ground Effect
Vx och Vy
Cessna 172S
Vx 62 knop
Vy 74 knop
V bästa glidtal
70 knop
Vid motorstopp
är tid till stall
från Vy 5 s och
ännu mindre vid
Vx.
Utfälld klaff
förkortar tiden
ytterligare.
Sänk nosen
omedelbart!!!
Tjänstetopphöjd och absolut höjd
Höjdroder
Stabilator
Cessna
Piper
Skevroder
Sekundär skevroderverkan
Differentialroder minskar sekundär
skevroderverkan
Sidoroder
Sekundär sidoroderverkan
Aerodynamisk roderbalansering för
att minska manöverkrafterna
Viktbalansering för att motverka
roderfladder
Trimplåtar och trimroder
Trimplåtar är endast omställbara på marken.
Fasta trimplåtar
Lättroder minskar manöverkrafter
Tungroder
Propellern
Aerodynamik
Hastighetsfördelning utefter radien
Dragkraftsfördelning
Tordering nödvändig för att få
konstant anfallsvinkel
Hastighetsvektorer
Anfallsvinkel och flyghastighet
Propellerverkningsgrad
Propellerprofiler har liksom vingprofiler bäst
verkningsgrad vid 3-4 graders anfallsvinkel.
Dragkraft
P-faktor eller P-effekt
• Flygplanet girar åt vänster pga.
snedanblåsning av propellern i stigning.
Nedåtgående bladet får större anfallsvinkel
än uppåtgående.
P-faktor
Slipström
Korkskruveffekt kring
flygplankroppen
Motstånd vid motorstopp.
En stillastående propeller ger 20 % bättre glidtal då den ger mindre
motstånd än då den drar runt en motor som saknar drivkraft.
Observera att en roterande
propeller är nästan osynlig.
Livsfara att låta folk stiga in eller ur
flygplanet med motorn igång.
Stall (överstegring) och vikning
Stall (överstegring) och vikning
• Stall uppstår när kritiska anfallsvinkeln
överskrids oavsett vilken fart flygplanet har.
Stall (överstegring) och vikning
• Stall uppstår när kritiska anfallsvinkeln
överskrids oavsett vilken fart flygplanet har.
• Vikning är den rörelse flygplanet beskriver
efter stall, antingen rakt fram eller över ena
vingen.
Urgång ur vikning
Urgång ur vikning
• Urgång rakt fram sker genom att minska
anfallsvinkeln dvs. sänka nosen (minska
lastfaktorn) och direkt öka motoreffekten för att
minimera höjdförlusten. Viktigt med denna
ordning!
Urgång ur vikning
• Urgång rakt fram sker genom att minska
anfallsvinkeln dvs. sänka nosen (minska
lastfaktorn) och direkt öka motoreffekten för att
minimera höjdförlusten. Viktigt med denna
ordning!
• Om ena vingen sjunker sänker man också nosen
och neutralställer skevrodren för att sedan räta
upp flygplanet när farten gått upp. Gir hävs med
motsatt sidoroder. Motorpådrag efter behov. Se
upp för fartöverskridande.
CL
α
Avlösning med och utan
motoreffekt.
Tordering av vingen för att ”stalla” vid
vingroten
Stallvarnare
Spinn
• Ett stabilt läge där innervingen är helt
överstegrad och yttervingen delvis.
• I ett baktungt flygplan är det svårare,
kanske omöjligt att häva en spinn
beroende på att momentarmen mellan
sidorodret och tyngdpunkten blir kortare.
Urgång ur spinn
Urgång ur spinn
1. Motorn i tomgång.
Urgång ur spinn
1. Motorn i tomgång.
2. Fullt sidoroder motsatt rotationen. Skevrodret
neutralt.
Urgång ur spinn
1. Motorn i tomgång.
2. Fullt sidoroder motsatt rotationen. Skevrodret
neutralt.
3. Så snart sidorodret nått sitt ändläge skjut
bestämt fram ratten tills stallen upphör.
Urgång ur spinn
1. Motorn i tomgång.
2. Fullt sidoroder motsatt rotationen. Skevrodret
neutralt.
3. Så snart sidorodret nått sitt ändläge skjut
bestämt fram ratten tills stallen upphör.
4. Bibehåll denna roderkombination tills rotationen
upphör.
Urgång ur spinn
1. Motorn i tomgång.
2. Fullt sidoroder motsatt rotationen. Skevrodret
neutralt.
3. Så snart sidorodret nått sitt ändläge skjut
bestämt fram ratten tills stallen upphör.
4. Bibehåll denna roderkombination tills rotationen
upphör.
5. När rotationen upphört, centrera sidorodret och
gör en mjuk upptagning från dykningen.
Urgång ur spinn
1. Motorn i tomgång.
2. Fullt sidoroder motsatt rotationen. Skevrodret
neutralt.
3. Så snart sidorodret nått sitt ändläge skjut
bestämt fram ratten tills stallen upphör.
4. Bibehåll denna roderkombination tills rotationen
upphör.
5. När rotationen upphört, centrera sidorodret och
gör en mjuk upptagning från dykningen.
6. Om inget hjälper: Släpp spaken!
Dragkraftsfördelning
Kraftsamverkan
•
•
•
•
Planflykt
Stigning
Plané
Sväng
Lastfaktorn (g)
Lastfaktor =
Lyftkraft
Massa (Flygplanvikt)
Sväng i planflykt kräver ökad
lastfaktor.
Krafterna är alltid i jämvikt utom
tillfälligt då man ändrar flygläge
eller om flygplanet påverkas
Stallfarter
Bankning
(grader)
Stallfart
(Knop)
Konditioner
0
45
Lätt lastad, flygning rakt fram.
0
50
Fullastad, flygning rakt fram.
30
54
Fullastad. Lastfaktor 1,15
45
60
Fullastad. Lastfaktor 1,41
60
70
Fullastad. Lastfaktor 2
0
80
Upptagning med 3 g
Stall sker alltid vid samma anfallsvinkel
oavsett fart och flygläge.
Markeringar för
stallfart gäller
bara vid fullast
och 1 g.
Glidande sväng
Kanande sväng
”Ren” sväng
Rekommendation
Portalbudskap:
• Håll tillräcklig fart i förhållande till
lastfaktorn och flyg rent.
• Gör inga snäva svängar på låg höjd vid
inflygning för landning. Tillåt päronsvängar
istället för att brant kurva in direkt på
centrumlinjen. Inga stilpoäng delas ut! Gör
absolut inga flatsvängar med sidorodret.
Stabilitet
Statisk stabilitet
Dynamisk stabilitet
Neutral
längdstabilitet
Dämpad
längdstabilitet
Statisk längdstabilitet (kring
tväraxeln)
Krafter vid vindstöt underifrån
Vridande moment i vingen
Aerodynamiskt centrum, a/c
Kring a/c är
vridande momentet
konstant vid
normala
anfallsvinklar.
Lyftkraften placeras
i a/c vilket förenklar
stabilitetsberäkningar
och används vid
projektering av
flygplan.
Stabilitet - tyngdpunktsläge
I neutralpunkten sammanfaller lyftkraft och tyngdpunkt.
Statisk marginal
Statiska marginalen påverkar
längdstabiliteten.
Ökad statisk marginal
ökar längdstabiliteten
Baktungt flygplan
Framtungt flygplan
Statisk girstabilitet
Stabilitet kring giraxeln
Rollstabilitet
Stabilitet kring längdaxeln
Klaffutfällning ökar ”Wing Downwash”. Verkar noshöjande och
kräver trimning mot nos-ner läge. Motverkas av att lyftkraftcentrum
förskjuts bakåt vilket verkar nossänkande.
Minskat motorpådrag sänker nosen och vice versa. Om flygplanet
är rätt trimmat bibehålls farten i stort sett konstant.
Utfällning av landställ verkar nossänkande
T-tail
Operativa begränsningar
Kritiska farter
Flyglägen som bör undvikas
Markeringar för
stallfart gäller
bara vid max last,
1 g och tomgång.
t
h
g
i
e
W
ed
c
du
e
R
Denna information finns också skyltad på instrumentpanelen:
”VA 113 KIAS at 2550 lbs (See P.O.H.)”
Tillåtna lastfaktorer
• Normal kategori:
+ 3,75 g och -1,5 g
• Utility (begränsad avancerad flygning):
+4,4 g och -1,76 g
Startprestanda
Startprestanda
Startprestanda
Flyglägen som bör undvikas
Vingspetsvirvlar blir intensivare vid låga
flyghastigheter.
Ju tyngre flygplan ju större intensitet.
3 min
Sporrhjul
Tp
Noshjulsförsedda flygplan har tyngdpunkten framför
huvudstället vilket verkar upprätande vid sned sättning
på rullbanan.
Vindupphållning vid taxning
Skeva mot vinden
Skeva från vinden och spaken
framåt.
Skeva mot vinden
Skeva från vinden och spaken
framåt
Sidvindslandning
Sidvindslandning med C172
enligt Cessnas POH
• ”Although the crab or combination method
of drift correction may be used, the wing
low method gives the best control.”
• ”After touchdown, hold a straight course
with the stearable nose wheel and
occasional braking if necessary.”
Sidvindslandningar
BCL-D 4.5.1.5
• Start och landning får inte utföras, om
sidvindskomposanten är större än den högsta
tillåtna eller demonstrerade sidvind som anges i
flygplanets flyghandbok. Hänsyn skall tas till
vindbyar och aktuell bromsverkan. Om högsta
sidvindskomposant ej finns angiven i flyghandboken skall den beräknas genom att värdet
på flygplanets stallfart med vindklaffar fullt
utfällda multipliceras med 0,25
Kommentar till BCL-D 4.5.1.5
• Att ta hänsyn till vindbyarna menas att man
räknar med deras fulla värde.
• Max demonstrerad sidvindskomponsant
finns skyltad på instrumentbrädan.
• För Cessna 15 knop och Piper 17 knop.
Blandat
Blandat
• Dubbel hastighet ger 4 ggr högre lyftkraft.
Blandat
• Dubbel hastighet ger 4 ggr högre lyftkraft.
• 10% förändrad flygvikt förändrar stallhastigheten med 5%.
Blandat
• Dubbel hastighet ger 4 ggr högre lyftkraft.
• 10% förändrad flygvikt förändrar stallhastigheten med 5%.
• 10% förändrad flygvikt ger 20 % förändrad
rullsträcka.
Blandat
• Dubbel hastighet ger 4 ggr högre lyftkraft.
• 10% förändrad flygvikt förändrar stallhastigheten med 5%.
• 10% förändrad flygvikt ger 20 % förändrad
rullsträcka.
• Motskeva vid sidvind för att hjälpa till att
säkra kurshållningen på marken.
Blandat forts.
• Fulla vingtankar minskar påkänningar vid
vingroten.
• Friktion - Gränsskikt
Ligger i sväng, låg fart, nära stall. En plötslig
vindby uppträder. Om spin skall undvikas skall
du:
1. Skeva kraftigt emot.
2. Skeva försiktigt emot.
3. Ge sidoroder
4. Minska lastfaktorn.
• Nosens rörelse under stigning.