NACA 2412 -pohjainen opetussiipi · 3D-yläviisto · tyveltä alkava sakkaus · Fowler-tyyppinen laippa · havainnollistava virtausmalli
Kohtauskulma α
α = viitejänteen ja suhteellisen ilmavirran välinen kulma
Piste seuraa valittua asua ja kohtauskulmaa. Käyrät eivät ole C172:n mitattuja suoritusarvoja.
Laippa voi pienentää sakkausnopeutta kasvattamalla suurinta nostovoimakerrointa. Se ei poista kriittistä kohtauskulmaa.
Sininen katkoviiva = alkuperäinen viitejänne. Laipan kääntäminen ei vaihda mittarin viitejännettä. Sivuprofiilin laippakulma mitataan viiteasennosta, ei horisontista.
Mitä siivellä tapahtuu?
Kun kohtauskulma kasvaa, yläpinnan virtaus kohtaa voimakkaamman paineen nousun kohti jättöreunaa. Rajakerros voi irrota pinnasta. Tässä opetussiivessä irtoaminen etenee jättöreunasta eteenpäin ja paikallinen sakkaus alkaa tyvestä. Kriittisen kohtauskulman ylitys pienentää paikallista nostovoimakerrointa; nostovoima ei katoa kokonaan.
Kärkikierto (washout) pienentää kärjen paikallista kohtauskulmaa. Siksi siiven tyvi saavuttaa tässä mallissa kriittisen kohtauskulmansa ennen ulko-osan siivekealuetta. Siivekealueen virtaus säilyy pidempään, mutta tämä ei takaa täyttä siiveketehoa eikä tee siivekkeestä oikeaa tapaa oikaista sakkauksen aiheuttamaa kallistusta.
Merkkilangat ja virtaviivat näyttävät virtauksen suuntaa. Pinnanmyötäinen virtauskin voi sisältää turbulenttisen rajakerroksen. Punaisena lepattava merkkilanka ja pyörteilevä vana kuvaavat irronnutta virtausta; värit eivät ole paine- tai nopeusmittaus.
Laipan Fowler-tyyppinen liike lisää kaarevuutta ja pinta-alaa. Rako ohjaa virtausta laipan yläpinnalle. Laipat kasvattavat nostovoimakerrointa ja etenkin suurella poikkeutuksella vastusta. Tässä mallissa tyven sakkauksen aloituskulma on pienempi laipat ulkona kuin sileänä. Numeeriset rajat on valittu ilmiön havainnollistamiseen.
Sakkausta vähennetään pienentämällä kohtauskulmaa. Demon palautuspainike pienentää α:aa. Se ei kuvaa konekohtaisen oikaisumenetelmän kaikkia vaiheita.
Mallin arvot ja rajaukset
Kyseessä on NACA 2412 -geometriaan perustuva puolisiipi, jossa sisäosan Fowler-tyyppinen laippa ja ulko-osan siiveke on erotettu. Tämä on Cessna-tyyppinen opetussiipi. Se ei ole tietyn C172-version rakenteen tai laippamekanismin mittatarkka kopio. 15° on pyydetty vertailuasetus, ei väite tietyn Cessnan laippaportaan kulmasta.
| Asu | Tyven paikallisen sakkauksen α, mallissa | Kärkikierto |
|---|---|---|
| Sileä | 15° | 3° |
| Laipat 15° | 13,5° | 3° |
| Laipat 30° | 12° | 3° |
Tyven viitekulma mitataan alkuperäisestä jänteestä häiriöttömään suhteelliseen ilmavirtaan. Kärjen paikallinen geometrinen kulma on 3° pienempi. Paikallisen virtauksen kolmiulotteista indusoitua kulmaa ei ratkaista. Virtauskuvio, irtoamisraja, CL-käyrät ja laipan liikerata ovat opetusmallia, eivät CFD-laskenta tai tuulitunnelimittaus.
Demo kuvaa hitaasti muuttuvaa, puhdasta siipeä suorassa virtauksessa. Todellisen koneen sakkauksen alkamiskohta riippuu siivestä ja lentotilasta. Rungon vaikutus, potkurivirta, jää, lika, sivuluisu ja epäsymmetrinen sakkaus eivät sisälly tähän malliin. Kärkipyörteitä ei mallinneta: näkyvä punainen vana kuvaa virtauksen irtoamista.
Lähteet ja lisämateriaali
- FAA Airplane Flying Handbook, luku 5: kohtauskulma, sakkaus, kärkikierto ja oikaisun periaate.
- FAA Pilot’s Handbook of Aeronautical Knowledge, luku 6: ohjainpinnat ja laippatyypit.
- NASA, The Wind and Beyond, Volume II: Fowler-laipan liike, kaarevuus ja pinta-ala.
- UIUC / David Lednicer, The Incomplete Guide to Airfoil Usage: Cessna-koneissa käytettyjä NACA 2412 -profiileja ja niiden muunnoksia.
Geometria on generoitu NACA-nelinumeroperheen yhtälöillä. Virtauksen ja nostovoiman numeeriset malliarvot on laadittu tätä opetusanimaatiota varten; lähteet tukevat ilmiöitä, eivät demon lukuarvojen lentokonekohtaista tarkkuutta.