Қанаттың күшті қисайған бөлігінен туындайтын көтерілу күші – бұл ағынның бұрылуымен байланысты. 50 градустан жоғары қисайған қанаттарда пайда болады, ұшу қабілетін арттырады.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Ұшақтың күшті артқа қарай иілген қанатынан көтерілу
Lift from highly sweptback aircraft wings
Vortex lift – бұл алдыңғы жиектің құйынды ағындарының әсерінен туындайтын көтерілудің бір бөлігі. Ол 50 градустан астам иілген, өткір алдыңғы жиектері бар қанаттарда немесе орташа иілген қанатқа қосылған күшті иілген қанат тамырлық ұзартуларында пайда болады. Бұл көтерілу, шабуыл бұрышының өсуімен күрт ұлғаятындықтан, кейде сызықты емес көтерілу деп те аталады. Сондай-ақ, ағынның жалғасқан күйіндегі дәстүрлі көтерілуден ерекшелену үшін бақыланатын ажыратылатын көтерілу деп те айтылады.
Vortex lift is that portion of lift due to the action of leading edge vortices. It is generated by wings with highly sweptback, sharp, leading edges (beyond 50 degrees of sweep) or highly swept wing root extensions added to a wing of moderate sweep. It is sometimes known as non linear lift due to its rapid increase with angle of attack. and controlled separation lift, to distinguish it from conventional lift which occurs with attached flow.
Қалай жұмыс істейді
Вортекстік көтергіш қанаттың өткір қисық алдыңғы жиегінен пайда болатын вихрьтерді пайдалану арқылы жұмыс істейді. Вихрь, қанаттың алдыңғы жиегіне шамамен параллель түзіліп, ауа ағынымен ұсталып, қанаттың жоғарғы бетіне бекітіледі. Ауа алдыңғы жиек бойымен айналып өтетін кезде, ол ұсталған вихрьтің үстінен өтіп, көтергіш күшті тудыру үшін ішке тартылып, төмен қарай итеріледі. Түзу немесе орташа қисықтығы бар қанатта, оның қанаттық бөлігіне байланысты, алдыңғы жиегі тоқтап, көтеру қабілетін жоғалтуы мүмкін, бұл алдыңғы жиектегі ағыстың бөлінуі және қанаттың үстінен көтергіш күшсіз өтуі нәтижесінде болады. Дегенмен, жоғары қисықтығы бар қанатта алдыңғы жиектің бөлінуі жалғасады, бірақ оның орнына қанаттың үстінен оралып, астынан бойлық ағыс тудыратын вихрьтік қабат пайда болады. Вихрьге тартылмаған ағын вихрьтің үстінен өтіп, қанаттың бетіне қайта жабысады. Вихрь қанаттың үстінде жоғары теріс қысым аймағын жасайды. Вортекстік көтеру шабуыл бұрышымен (AOA) бірге артады, бұл лифт~AOA графиктерінде көрінеді, онда вихрь немесе бөлінбеген ағын жалпы көтерудің қосымша сызықты емес компоненті ретінде қалыпты жабысқан көтеруге қосылады. Вортекстік көтерудің шекті AOA бар, онда вихрь жарылады немесе күйрейді.
Vortex lift works by capturing vortices generated from the sharply swept leading edge of the wing. The vortex, formed roughly parallel to the leading edge of the wing, is trapped by the airflow and remains fixed to the upper surface of the wing. As the air flows around the leading edge, it flows over the trapped vortex and is pulled in and down to generate the lift. A straight, or moderate sweep, wing may experience, depending on its airfoil section, a leading edge stall and loss of lift, as a result of flow separation at the leading edge and a non lifting wake over the top of the wing. However, on a highly swept wing leading edge separation still occurs but instead creates a vortex sheet that rolls up above the wing producing spanwise flow beneath. Flow not entrained by the vortex passes over the top of the vortex and reattaches to the wing surface. The vortex generates a high negative pressure field on the top of the wing. Vortex lift increases with angle of attack (AOA) as seen on lift~AOA plots which show the vortex, or unattached flow, adding to the normal attached lift as an extra non linear component of the overall lift. Vortex lift has a limiting AoA at which the vortex bursts or breaks down.
Қолданбалар
Төрт негізгі конфигурация, шұңғыр көтеруді пайдаланған, хронологиялық тәртіппен: 60 градус бұрышты дельта қанаты; тамырында өткір алдыңғы жиегі бар огива дельта қанаты; алдыңғы жиегі ұзартылған, гибридтік қанат деп аталатын орташа бұрышты қанат; және өткір жиегі бар алдыңғы корпус, немесе шұңғыр көтеру страке. Шұңғыр көтеруді тудыратын қанаттар Convair XF 92A және Fairey Delta 2 сияқты дельта қанатты зерттеу ұшақтарында қолданылған. F 102, F 106 және Dassault-тың дельталары сияқты ерте дельта қанатты ұшақтардың алдыңғы жиектері дөңгелек болған және маңызды шұңғырлар тудырмаған. Конкорд үстін дыбыс жылдамдығынан асып өтетін ұшақ болды. Ішкі бөлігінде шұңғыр көтеруді тудыратын қанаттар – бұл Northrop F 5 және McDonnell Douglas F/A 18 Hornet сияқты жоғары маневрліктегі әскери ұшақтарда қолданылатын, LERX-і анық көрінетін орташа бұрышты қанаттар. Vortex lift өткір алдыңғы корпус страктері General Dynamics F 16 Fighting Falcon ұшағында қолданылады.
Four basic configurations which have used vortex lift are, in chronological order, the 60 degree delta wing; the ogive delta wing with its sharply swept leading edge at the root; the moderately swept wing with a leading edge extension, which is known as a hybrid wing; and the sharp edge forebody, or vortex lift strake. Wings which generate vortex lift have been used on delta winged research aircraft such as the Convair XF 92A and Fairey Delta 2. Early delta wing fighters such as the F 102, the F 106, and contemporaries such as Dassault's deltas had cambered leading edges that were blunt and did not generate significant vortexes. The Concorde supersonic airliner had sharp leading edges. Wings with vortex lift over the inboard section are the moderate sweep wings with an easily identified LERX used on high manoeuvrability combat aircraft, such as the Northrop F 5 and McDonnell Douglas F/A 18 Hornet. Vortex lift sharp forebody strakes are used on the General Dynamics F 16 Fighting Falcon.
Пайдасы мен кемшіліктері
Вортекстік көтергіш қону жылдамдықтарында және маневрлік ұшу кезінде шағылысу бұрышын (AoA) арттыру арқылы жоғары көтергіштік қамтамасыз етеді. Қону талаптарын орындау үшін қажетті жоғары шағылысу бұрышы (AoA) бұрын пилоттың көріну мүмкіндігін шектеген және Fairey Delta 2 және Concorde сияқты ұшақтарда мұрынды төмен түсіруге бейімдеуге жобалау қиындықтарын тудырған. Орташа бұрылысқа ие қанаттар үшін LERX-тің қосылуы толқындық қарсылықты азайтады, бұрылу қабілетін жақсартады және ұшу поздаларының кең ауқымын қамтамасыз етеді. Вортекстік көтергіштің қолданылуы вортекстің бұзылуы немесе жарылуымен, сондай-ақ бағыт бойынша тұрақсыздықпен шектеледі. Көтергіштік өндірісінің артуынан және жетек жиегінің соруының жоғалуынан айтарлықтай қарсылық пайда болады, бұл жетек жиегінің айналасындағы қалыпты ағынның бір бөлігі болып табылады.
Vortex lift provides high lift with increasing AoA at landing speeds and in manoeuvring flight. A high AoA needed to meet landing requirements has, in the past, restricted pilot visibility and led to design complications to accommodate a drooping nose, as in the case of the Fairey Delta 2 and Concorde. For moderate swept wings the addition of a LERX reduces wave drag and improves turning performance and enables a far wider range of flying attitudes. The use of vortex lift is restricted by vortex breakdown or bursting and an inherent instability in yaw. There is considerable drag due to increased lift production and loss of leading edge suction that is part of normal attached flow round a leading edge.
Жануарлар арасында
Құстар, мысалы, колибрилер мен тозаң және нектар жейтін жандар, ауада қалықтап тұра алады. Олар қанаттарының өткір алдыңғы жиектерімен құйынды көтеріліс жасап, қанаттарының пішіні мен қисықтығын өзгерту арқылы көтерілудегі тұрақтылықты қамтамасыз етеді.
Animals such as hummingbirds, and bats that eat pollen and nectar, are able to hover. They produce vortex lift with the sharp leading edges of their wings and change their wing shapes and curvatures to create stability in the lift.