RASMUS CORNELIUS.COM AERODYNAMIK FLYVEPRINCIPPER

Transkript

1 1 RASMUS CORNELIUS.COM AERODYNAMIK FLYVEPRINCIPPER

2 Aeronautics was neither an industry nor a science. It was a miracle. Igor Sikorsky

3 RASMUS CORNELIUS Buschauffør i Arriva, turistbus chauffør i hele Europa og chauffør på linie 888 til Aarhus. Sangskriver og producent for Cornelius Production. Mar Nov Pilotaspirant / Integreret hold Dec Mar Flyveinstruktør / Teaching and Learning. Mar Nu Pilot, flyveinstruktør og kontor hos Copenhagen AirTaxi A/S.

4 RASMUS CORNELIUS.COM Avation blog. Spændende artikler. School / Online Hjælpemidler: - Power Points i PDF format. - Video lektioner. - Træning plates.

5 FAGET AERODYNAMIK 3 lektioner af ca. 3 timers varighed (Pauser efter behov) Består af mange formler og matematik Handler om hvordan og hvorfor kan vi flyve og om stabilitet og begrænsninger.

6

7 EKSAMEN Ny eksamensform fra prøver af 35 minutters varighed Luftfartsret Menneskelig Ydeevne Meteorologi Flyvepræstation og Planlægning Navigation Flyveprincipper Operationelle Procedurer Generel Viden Om Luftfartøjer

8 HVORFOR FLYVER EN FUGL?

9 HVORFOR FLYVER EN HELIKOPTER?

10 HVORFOR FLYVER EN FLYVEMASKINE?

11 SVARET ER L = 1/2 X V X A X C 2 L Rasmus Cornelius

12 RASMUS CORNELIUS.COM 17. DECEMBER 1903 Turen varede 12 sek. Distancen var 36.5 m. Brødrene lavede 4 korte ture i løbet af dagen. Dagens sidste flyvning varede 59 sek. og 250 m.

13 FLYET Vinger Krop Ror / Styreflader Motor

14 SIR ISAAC NEWTON S LOVE RELATERET TIL LUFTFART Første lov: "Et legeme som ikke er påvirket af en kraft, eller af kræfter, der ophæver hinandens virkning, vil enten være i hvile eller foretage en jævn retlinet bevægelse. Tredje lov: Et legeme der påvirker et andet legeme med en kraft, vil blive påvirket med en lige stor modsat rettet kraft.

15 AERODYNAMISKE KRÆFTER PÅ ET FLY Opdrift Trækkraft Modstand Vægt

16 ATMOSFÆREN PÅVIRKER FLYET Højde / Km Termosfæren 78% Kvælstof 80 21% Ilt 0,9% Argon Mesosfæren ,03% Kuldioxid 40 Stratosfæren 30 Tropospause Troposfæren 20 10

17 ICAO S ATMOSFÆRE Lufttryk ved havoverfladen er 1013,25 hpa Temperatur ved havoverfladen er +15ºC Densiteten er 1,2250 kg / m3 Temperaturfald på 2ºC pr Tropopausen højde i 11 km Temperatur ved tropopausen er -56,6ºC Konstant temperatur fra km Fri for vanddamp Ingen vind

18 FORSTÅELSE AF TRYK Der findes 2 former for tryk Statisk tryk (p) Dynamisk tryk (q) = (1/2 x V ) De 2 tryk tilsammen giver totaltryk (pt) p + q = pt Totaltrykket er konstant! 2

19 BERNOULLI S LIGNING En given luftmasse med rumfanget V, trykket p, massen m og en fart f besidder to slags energi; en vis kinetisk energi, samt en såkaldt statisk trykenergi. Den samlede energi E total, summen af den kinetiske energi og den statiske trykenergi, skal være konstant. Hvis farten f stiger, så stiger leddet ½ m f² og hvis hele summen skal være konstant, må leddet p V falde tilsvarende. Og så længe rumfanget V er konstant, må trykket p nødvendigvis falde for at opretholde samme totalenergi E total

20 BERNOULLI S LIGNING Dynamisk tryk Statisk tryk

21 BERNOULLI S LIGNING Tryk Hastighed Tryk Hastighed Tryk Hastighed

22 TRYK OG VINGE Lavt tryk Højt tryk

23 TRYK OG VINGE

24 BERNOULLI S PRINCIP

25 BERNOULLI S PRINCIP OM EN FLYVINGE

26 GRÆNSELAG OM EN VINGE

27 VINGEN OG DENS NAVNE 1 - Korden Midterlinie Profiltykkelse 4 - Krumning 1

28 INDFALDSVINKEL = VINKLEN MELLEM KORDEN OG DEN RELATIVE VIND

29 OPDRIFT Opdrift virker 90º på den relative vind. Opdriften virker i ét samlet punkt, kaldet opdriftcenteret eller trykcenteret. Opdriftcenteret bevæger sig mod vingens forkant, i takt med at indfaldsvinklen øges.

30 OPDRIFT

31 OPDRIFT FORMLEN / LIFT FORMULA L = ½ρ x V 2 x A x C L ½ρ x V 2 = Denne del af formlen er det dynamiske tryk, med andre ord farten. A = Betyder vinge arealet. C L = Er opdrifts koefficienten der primært afhænger af indfaldsvinklen. Hvad kan vi som piloter ændre på?

32 LAD OS LEGE MED OPDRIFT OG INDFALDSVINKEL L = ½ρ x V 2 x A x C L Hvad kan vi som piloter ændre på hvis vi gerne vil holde højden, men flyve med en lavere hastighed?

33 LAD OS LEGE MED OPDRIFT OG INDFALDSVINKEL L = ½ρ x V 2 x A x C L Hvad kan vi som piloter ændre på hvis vi gerne vil holde højden, men flyve med en højere hastighed?

34

35 OPDRIFT VS. INDFALDSVINKEL C L Asymetrisk vingeprofil Ved højere indfaldsvinkel skabes mere opdrift. Den maximale opdrift opnås ved den kritiske indfaldsvinkel. Overskrides den kritiske indfaldsvinkel, Symetrisk vingeprofil forsvinder opdriften fra vingen og flyet Staller. (Mere om stall i lektion 2) - 0º + AoA

36 MODSTAND TOTAL MODSTAND PARASIT MODSTAND INDUCERET MODSTAND FORM MODSTAND INTERFERENS MODSTAND FRIKTION MODSTAND

37 PARASIT MODSTAND FORM MODSTAND Formmodstand opstår pga. de ting der rager ud i luftstrømmen f.eks. hjul og antenner. Hvordan kan vi mindske modstanden?

38 PARASIT MODSTAND FORM MODSTAND INTERFERENS MODSTAND Interferensmodstand opstår pga. overgangen mellem fly vinge og kroppen. Jo blødere overgang desto mindre modstand. Hvordan kan vi mindske modstanden?

39 PARASIT MODSTAND FORM MODSTAND INTERFERENS MODSTAND FRIKTION MODSTAND Friktionsmodstand opstår pga. luftens friktion med luften. Hvordan kan vi mindske modstanden?

40 INDUCERET MODSTAND Opstår pga. den tryk forskel der er mellem oversiden og undersiden af vingen. Dette skaber det der kaldes randhvirvler eller waketurbulence Hvad kan vi gøre for at mindske modstanden?

41 RASMUS CORNELIUS.COM INDUCERET MODSTAND

42 SIDEFORHOLD / ASPECT RATIO Vingens slankhed karakteriseres ved sideforhold (Aspect Ratio) AR = Spændevidde / Middelkorde Jo større sideforhold - Jo mindre induceret modstand F.eks. Piper PA-28 Cherokee (AR=5,6) Bombardier Dash 8 (AR=12,8) Concorde (AR=1,55) Glaser-Dirks DG-808 (AR=27,4)

43 JORDEFFEKT Jordeffekten er en slags luftpude. Luftpuden bærer flyet nær jorden pga. den mindskede inducerede modstand. Det skyldes en ændring i downwash vinklen bag vingen. Jordeffekten svarer til ca. et halvt vingespænd.

44 PAS PÅ JORDEFFEKTEN

45 UDNYTTELSE AF JORDEFFEKT

46 PAS PÅ RANDHVIRVLER

47 RASMUS CORNELIUS.COM FLY OG MODSTAND

48 MODSTANDSKURVE Modstand Induceret modstand Parasit modstand Vmd = Bedste glidehastighed Hastighed

49 V-SPEEDS / FARTMÅLEREN Vso Vs1 Vso - Stall hastighed ved fulde flaps. Vne Vs1- Stall hastighed ved flaps inde. Vfe - Den maksimale hastighed ved udfældelse af flaps. Va - Maksimale hastighed ved fulde rorudslag. Vno - Denne hastighed må kun overskrides i rolig luft. Vne - Maksimal hastighed, må aldrig overskrides! Vno Va Vfe

50 HASTIGHEDER IAS - Indicated airspeed. Den hastighed vi ser på fartmåleren. CAS - Calibrated airspeed. IAS korrigeret for instrument og positionsfejl. (EAS) - Equivalent airspeed. Ikke aktuel når der flyves under 300 kts. TAS - True airspeed. CAS korrigeret for tryk og temperatur. GS - Ground speed. TAS korrigeret for vind.

51 FRA CAS TIL TAS Vi flyver i 3000 og temperaturen er +10ºC CAS er 90 kts = Tryk +10ºC = Temperatur Sæt +10ºC ud for 3 i airspeed vinduet. 3 står for 3000 Sæt CAS 9 på indersiden. 9 står for 90. Aflæs TAS 94 kts. på ydersiden

52 RASMUS CORNELIUS.COM CAS TIL TAS Vi flyver i FL65 og temperaturen er -25ºC CAS er 95 kts. TAS 99 kts.

53 RASMUS CORNELIUS.COM TAS TIL CAS Vi flyver i 2000 og temperaturen er +15ºC TAS er 110 kts. CAS 106 kts.

54 SPØRGSMÅL

55 Ved konstant fart, øges opdriften når A) Indfaldsvinklen mindskes B) Indfaldsvinklen øges C) Indfaldsvinklen og trykcenterets placering holdes uændret D) Trykcenteret bevæger sig bagud

56 Når luften strømmer over en vinge vil det statiske tryk A) Forøges op oversiden B) Formindskes på oversiden C) Formindskes på undersiden D) Forøges over alt på vingen

57 Trykcenteret A) Er altid den samme lodrette linje som tyngdepunktet B) Bevæger sig bagud når indfaldsvinklen mindskes C) Bevæger sig bagud når indfaldvinklen øges D) Er det punkt hvor den inducerede modstand virker

58 Opdriften er størst når A) Farten er høj og indfaldsvinklen er lille B) Farten er høj og indfaldsvinklen er stor C) Farten er lav og indfaldsvinklen lille D) Farten er lav og indfaldsvinkel er stor

59 Når hastigheden fordobles A) Halveres det dynamiske tryk B) Fordobles opdriften C) Firdobles det statiske tryk D) Firdobles opdriften

60 Luftens statiske tryk A) Er konstant B) Tiltager med højden C) Tiltager med flyvehastighed D) Aftager med højden

61 Den største part af opdriften på en vinge kommer fra A) Det forøgede statiske tryk på oversiden B) Det formindskede statiske tryk på oversiden C) Det formindskede statiske tryk på undersiden D) Det forøgede tryk på undersiden

62 Den inducerede modstand forøges ved A) Stigende flyvehastighed B) Faldende vindhastighed C) Faldende flyvehastighed D) Stigende lufttemperatur

63 Sand hastighed, True airspeed (TAS) A) Altid lig med IAS B) CAS korrigeret for tryk og temperatur C) Altid lavere end IAS D) IAS korrigeret for instrument- og positions fejl

64 Kalibreret hastighed (CAS) er A) IAS korrigeret for tryk og temperatur B) IAS korrigeret for instrument- og positions fejl C) TAS korrigeret for compressability D) IAS korrigeret for tæthed

65 Indfaldsvinklen er den vinkel korden danner med A) Det lodrette plan B) Det horisontale plan C) Den frie luftstrøm D) Flyets længdeakse

66 RTFA! I ICAO S standart atmosføre er der A) 1013,25 HpA B) 15ºC C) Et temperaturfald på 2ºC pr 1000 D) Både A, B og C er rigtige

67 Du flyver med en hastighed, der ligger inden for det gule område på fartmåleren og foretager et skarpt højresving. Hvad kan der ske ved dette? A) Flyet kan gå i spind B) Maksimal tilladte lastfaktor kan overskrides C) Venstre vinge kan risikere at stalle D) Stabiliteten kan formindskes

68 En vinges sideforhold (Aspect-Ratio) er A) Forholdet mellem vingespænd og længdeakse B) Forholdet mellem vingespænd og korden C) Forholdet mellem vingespænd og indfaldvinkel D) Forholdet mellem vigespænd og krumning

69 Opdriften aftager ved vingetipperne hovedsageligt på grund af A) Vingens sideforhold B) Vingens pilform C) Luftens bevægelse fra oversiden til undersiden D) Luftens bevægelse fra undersiden til oversiden

70 Bunden af den hvide bue indikerer A) Stall hastigheden med fulde flaps B) Maksimale tilladte hastighed med fulde flaps C) Stall hastigheden med flaps inde/oppe D) Maksimale hastighed i urolig/turbulent luft

71 Induceret modstand A) Stiger med stigende sideforhold B) Forårsages af elektrisk opladning af vingerne C) Falder med faldende indfaldsvinkel D) Stiger med faldende indfaldvinkel

72 Et flys totale modstand er mindst A) Ved hastigheden for bedste glidetal B) Ved størst tilladte hastighed C) Ved formal machhastighed D) Ved stall under vandret flyvning

73 Ved størst tilladte manøvrehastighed (Va) forstås A) Største tilladte hastighed med flaps B) Største tilladte hastighed under kørsel på joden C) Største tilladte flyvefart D) Største tilladte flyvehastighed hvor fulde rorudslag må anvendes

74 Ved udtrykket Vno (toppen af den grønne bue på fartmåleren) forstås A) Må kun overskrides i rolig luft B) Største tilladte flyvehastighed C) Største tilladte manøvrehastighed D) Flyvehastighed for bedste stigning

75