Как правило площади применяется к таким авиалайнерам, как A380?

Википедия говорит, что из-за влияния правила площади на волновое сопротивление:

самолет должен быть тщательно устроен так, чтобы в месте расположения крыла фюзеляж был сужен или «заужен», чтобы общая площадь не сильно изменилась.

Это имеет для меня смысл. Хотя это немного сложно сказать, я понимаю, что на изображении, представленном там, зеленый круг в передней части самолета должен иметь примерно ту же площадь, что и синий круг и линии, проходящие через поперечное сечение крыла:

Пример плоскости правила площади из Википедии
Все изображения из Википедии , если не указано иное

Это более ясно видно на снимке F-106 Delta Dart , где можно легко увидеть перетяжку бутылки из-под кока -колы, где крылья почти самые широкие:

Ф-106!Это потрясающая картина! Вы могли бы смотреть на это весь день, не так ли?

Питер Кемпф даже дает хорошее объяснение правила площади в своем ответе здесь, включая рисунок из патента Юнкерса по этому вопросу:

Патентное изображение Юнкерса
Изображение, опубликованное Питером в его ответе, на которое ссылается выше

На этом изображении я вижу, как площади нескольких линий фюзеляжа, крыльев и двигателей должны быть (примерно) равными.

Чего я не понимаю, так это того, как это применяется к авиалайнерам, таким как Airbus A380 , о котором они говорят:

показывает очевидное формирование правила площади в корне крыла

со ссылкой на это изображение:

Мягкое и уязвимое днище A380

Мне кажется, что поперечное сечение в корне крыла состоит из той же площади в передней части самолета (примерно за кабиной, где достигается максимальный диаметр), плюс площадь корня крыла, плюс площадь через крыло, плюс площадь через пару двигателей (в зависимости от того, где именно сделать сечение). Насколько я понимаю, нет никакого утончения корпуса, чтобы площадь поперечного сечения крыла была равна площади поперечного сечения сразу за кабиной.

На этом снимке сверху другого А380 видно, что возле крыльев нет Coke bottleперетяжки:

А380 сверху

Я что-то не так вижу или неправильно понимаю правило площади?

Я проверил вашу ссылку, но я не вижу упоминания о правиле площади. Вы уверены, что ссылка верна? Кроме того, я согласен с вашей точкой зрения, и мне кажется, что правящая площадь наиболее очевидна по большим выступам на задней кромке, а не по чему-то в корне крыла.
@ROIMaison: Какую ссылку вы считаете неправильной? Мне кажется, что все ссылки, которые, как я ожидал, будут о правиле области, относятся к правилу области.
@ROIMaison не уверен, на какую ссылку вы ссылаетесь, но первая ведет прямо на Area Ruleстраницу Wiki...
Извините, я неправильно понял, я думал, что в статье A380 будет говориться о правилах площади для A380, но это была статья о правилах площади. Пожалуйста, не обращайте внимания на мой комментарий.
На этом снимке лучше видны некоторые контуры задней части крыла.
Интересно, @mins, корневые стручки крыла, кажется, заканчиваются довольно резко, по крайней мере, с этого угла.
Вы можете играть с интерактивной 3D-моделью на ClaraIO. Пример вывода.

Ответы (3)

Прежде всего, не площадь должна быть равной, а градиент площади по направлению течения должен быть пологим. Минимальное сопротивление при заданном объеме может быть достигнуто, когда распределение площади соответствует телу Сирса-Хаака . В идеале это правило применяется только при скорости 1 Маха , и когда вы движетесь быстрее, поперечные сечения, которые имеют значение, — это сечения вдоль конуса Маха, а не поперечного сечения самолета.

Для дозвукового полета штраф за пренебрежение правилом площади невелик; это имеет значение только тогда, когда локальный поток сверхзвуковой перед сужением контура самолета. Дозвуковой поток будет замедляться, в то время как сверхзвуковой поток будет ускоряться еще больше и приведет к сильному скачку сопротивления ниже по течению. Добавление чего-то, чтобы заполнить сокращение, уменьшит градиенты давления и в идеале предотвратит шок. Таким образом, коррекция площади поможет сместить начало роста лобового сопротивления, связанного с числом Маха, и позволит авиалайнерам двигаться немного быстрее. Честно говоря, я не вижу "очевидного" правила площади на А380 - для меня это классическая дозвуковая аэродинамика, которая пытается избежать резких градиентов давления в области задней нагрузки профиля крыла. Особенно внешние пилоны двигателей можно было бы сделать лучше, но я отвлекся.

Для авиалайнеров гораздо важнее иметь постоянное поперечное сечение фюзеляжа, что упрощает растяжку фюзеляжа и значительно упрощает его сборку. Управлять фюзеляжем по площади просто не стоит (пока), когда ваша максимальная крейсерская скорость составляет всего 0,85 Маха. Достаточно добавить несколько тел Кюхемана, чтобы сгладить градиенты давления.

Ниже сравнение стреловидного крыла на скорости 0,9 Маха, слева чистого и справа с корпусами Кюхемана. Обратите внимание на массивный отрыв потока на левом крыле, тогда как картина потока на правом крыле показывает присоединенный поток.

Сравнение крыла 0,9 Маха

Сравнение крыла со скоростью 0,9 Маха ( источник изображения )

Таким образом, «стручки» в корне крыла на самом деле нужны только для того, чтобы сгладить увеличение поперечного сечения по мере того, как передняя кромка крыла входит в поперечное сечение? Аналогичен ремням на крыльях FA-18 .
@FreeMan: Нет, речь идет о том, чтобы избежать резкого повышения давления в задней части на нижней стороне крыла. Там аэродинамический профиль имеет большой изгиб и быстро утончается, чтобы получить подъемную силу и позволить иметь закрылки с большим изгибом. Без выступа в обтекателе фюзеляжа и обтекателях трака закрылков поток может отрываться там на малых углах атаки. Общая концепция состоит в том, чтобы избежать добавления двух подъемов давления в крыле и в фюзеляже на одной и той же продольной станции.
Думаю, я следую за тобой. Однако это не соответствует (на мой взгляд) тому, что говорится в статье Wiki. Я неправильно истолковал статью в Вики, это неправильно, или я просто не собрал все воедино?
Обтекатель живота предназначен для предотвращения сверхскоростей, это не связано с правилом площади.
@FreeMan: Статья в Вики звучит так, будто правило площади — единственное, что нужно учитывать при проектировании. Задняя часть аэродинамического профиля — это место, где можно найти наименьшую скорость потока, и это та часть, которая нуждается в коррекции площади? Звучит странно, правда? А выпирающие обтекатели сразу за корневой частью крыла - это не совсем "кокс-бутылка" фюзеляжа. По правде говоря, и зональное, и разъединяющее повышение давления являются связанными понятиями, которые приводят к одним и тем же контурам. Статью Wiki можно было бы улучшить, если бы в ней также упоминалось об этом.
Для тех из нас, кто не очень хорошо разбирается в черном искусстве аэродинамики, не могли бы вы описать немного больше того, что мы видим на фотографиях крыльев? Я бы предположил, что белый цвет - это дым, чтобы мы могли видеть поток воздуха. «Отрыв массивного потока», о котором вы упоминаете в A), проходит ли белая линия по большей части длины крыла? Это воздух, поднимающийся вверх (по оси Z) от крыла, меняющий направление в плоскости крыла (ось Y) или что-то совершенно другое?

На авиалайнерах он применяется с помощью этих острых стручков под крыльями .

Фюзеляж в виде бутылки из-под кокаина был бы крайне непрактичен для внутренней компоновки и загрузки груза, поэтому на авиалайнерах его не делают, хотя, вероятно, это могло бы немного повысить эффективность.

Что сделано:

  • Смещенные перед крылом двигатели помогают сгладить увеличение площади поперечного сечения вокруг передней кромки крыла.
  • Увеличенные обтекатели направляющих закрылков, также известные как противоударные корпуса, помогают сгладить уменьшение площади поперечного сечения вокруг задней кромки крыла.
Таким образом, идея состоит в том, чтобы увеличивать поперечное сечение (или лобовую площадь) настолько медленно, насколько это возможно (т. е. будет происходить передняя часть гондолы двигателя, и вы не сможете растянуть ее вперед/назад), не обязательно сохранять постоянно спереди назад?
@FreeMan: Да. Потому что так говорит правило площади: поперечное сечение должно меняться плавно.

введите описание изображения здесь

Вот пара изображений визуализации потока масла. Предположительно они взяты при одном и том же числе Маха и коэффициенте подъемной силы. На левой картинке показана верхняя поверхность крыла с отрывом потока в месте, где ударная волна встречается с поверхностью. Секции аэродинамического профиля, вероятно, предшествовали сверхкритическим конструкциям. На правом рисунке показано применение моркови Kuchemann (или обтекателей Whitcomb). Поток кажется безударным.введите описание изображения здесь

На нижнем рисунке показано применение этих обтекателей к Convair 990. Думаю, я прав, говоря, что сверхкритические секции аэродинамического профиля, которые предназначены для ослабления удара, сводят на нет преимущества этих обтекателей.

Мне не ясно, что обтекатели закрылков на A380 (и многих других самолетах) имеют такой же (или аналогичный) эффект, поскольку поток на нижней поверхности крыла является докритическим практически во всех условиях эксплуатации, как сказал Питер Кампф. указывает на то. Его анализ подразумевает, что преимущество связано не с управлением трансзвуковой площадью, а с другими аэродинамическими эффектами, и я уверен, что он прав.

Как правило площади применяется к таким авиалайнерам, как A380?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v