На недавний вопрос , который я задал, мне дал ответ Питер Кемпф , и он описал кое-что о подъемной силе, создаваемой вихрем, используемым в треугольных крыльях и крыле хищной птицы .
Как именно формируется вихревая подъемная сила для создания подъемной силы и на каких других типах крыльев она используется?
Вихревая подъемная сила - это метод, с помощью которого крылья с большой стреловидностью (например, треугольные крылья) создают подъемную силу при больших углах атаки.
В случае крыльев с острыми, сильно стреловидными передними кромками, такими как треугольные крылья, явление отрывного вихря передней кромки возникает на дозвуковых скоростях. Однако отрыв не разрушает подъемную силу, как в случае с крыльями малой стреловидности; вместо этого он образует два вихря, которые (почти) параллельны краям крыла.
Вихри над треугольным крылом с углом стреловидности 70°, Отрыв в трехмерном стационарном течении , ONERA
В случае Concorde вихри выглядят так:
Вихри над крылом Concorde, Разделение в трехмерном стационарном потоке , ONERA
Сечение вихрей выглядит так:
Поток над крылом «Конкорд», разделение в трехмерном стационарном потоке , ONERA
В отличие от (связанного) вихря обычного крыла, они реальны в том смысле, что представляют реальную массу воздуха, вращающуюся с большей скоростью по сравнению с воздухом перед крылом.
Вихри образуют «вихревые листы» вдоль крыла. Воздух всасывается в вихревые листы и ускоряется вниз. Поскольку скорость воздуха в вихре высока, давление низкое. Это низкое давление на верхнюю поверхность создает подъемную силу.
Из Крылья с малым удлинением при больших углах атаки на adg.stanford.edu:
... вихри передней кромки нелинейно увеличивают подъемную силу крыла. Вихрь можно рассматривать как снижающий давление на верхней поверхности за счет увеличения скорости на верхней поверхности.
Источник : adg.stanford.edu
В основном вихри увеличивают подъемную силу по сравнению с базовыми (потенциальными потоками) значениями, при этом дополнительная сила равна потере подсоса передней кромки, связанной с отрывным потоком при больших углах атаки крыла большой стреловидности. Эта аналогия дает тот же результат, что и раньше.
Концепция вихревой подъемной силы треугольных крыльев с острой кромкой, основанная на аналогии всасывания передней кромки , Эдвард С. Полхэмус, Техническая записка НАСА D-3767.
Основным преимуществом создания вихревой подъемной силы является то, что она эффективна при больших углах атаки, при которых крылья обычно глохнут. Собственно, использование Конкордом такого метода создания подъемной силы и является причиной высокого угла атаки при посадке и его опущенной носовой части.
Источник : http://soliton.ae.gatech.edu
Следует отметить, что генерация вихревой подъемной силы происходит при больших углах атаки или в случае, если крылья предназначены для создания отрывного потока (с острыми краями, как у Конкорда) в нормальных условиях. В противном случае создание подъемной силы осуществляется обычными средствами.
Тот же механизм отвечает за создание подъемной силы в:
страйки
Фотография ВМС США, сделанная специалистом по массовым коммуникациям 2-го класса Джеймсом Р. Эвансом [общественное достояние], с Wikimedia Commons
китайцы
Изображение из статьи «Влияние вертикального оперения и геометрии воздухозаборника/хода на устойчивость конфигурации истребителя с ромбовидным крылом », автор Митчелл Э. Фоссум и др., доступ через http://enu.kz/
Утки
Источник : forum.keypublishing.com
Вихревой подъем требует двух условий:
Вихревой подъем вызван отрывом потока на передней кромке. Хотя это указывает на сильное срывное движение на крыльях без стреловидности, отрывной поток вдоль сильно стреловидной кромки свернется и создаст конический устойчивый вихрь. Скорости из-за этого винтового движения воздуха вызывают падение давления воздуха над крылом, что обеспечивает всасывание, создающее подъемную силу.
При дальнейшем увеличении угла атаки вихрь становится неустойчивым и лопается. Если это происходит, когда он еще находится над крылом, самолет становится неустойчивым - разрыв вихря представляет собой высокодинамичный процесс, приводящий к ударам и неустойчивому, самоусиливающемуся движению по крену.
Вихревая подъемная сила полезна, когда необходима подъемная сила при больших углах атаки или боковом скольжении. Помимо треугольных крыльев , он используется в:
Изображение моделирования CFD на F-18, взято с этой страницы Aerospaceweb .
Серые ленты показывают, как поток закручивается за переднюю кромку ребра и остается вблизи верхней поверхности крыла.
Визуализация потока на треугольном крыле ( источник изображения ). Эта фотография была сделана в водном туннеле, и в переднюю кромку были введены красители, чтобы сделать линии тока видимыми.
Итан
Саймон
Итан
Питер Кемпф
Федерико
Питер Кемпф
Федерико
Питер Кемпф
аэроназвание
Федерико
Итан