Кіріспе
Қанаттың хордасы мен бұзылмаған ауа ағыны арасындағы бұрыш. Сұйықтық динамикасында шабуыл бұрышы (AOA, α, немесе ) – денедегі эталондық сызық (көбінесе аэродинамикалық профильдің хорда сызығы) мен дене мен осы дене арқылы қозғалатын сұйықтық арасындағы салыстырмалы қозғалысты көрсететін вектор арасындағы бұрыш. Шабуыл бұрышы – денедің эталондық сызығы мен келіп соққан ағын арасындағы бұрыш. Бұл мақалада ең көп тараған қолданыс, яғни ауада қозғалатын қанаттың немесе аэродинамикалық профильдің шабуыл бұрышы қарастырылады. Аэродинамикада шабуыл бұрышы – тұрақты қанатты ұшақтың қанатының хорда сызығы мен ұшақ пен атмосфера арасындағы салыстырмалы қозғалысты көрсететін вектор арасындағы бұрышты анықтайды. Қанаттың бұрылуы болуы мүмкін болғандықтан, бүкіл қанат үшін хорда сызығын анықтау мүмкін болмайды, сондықтан баламалы эталондық сызық анықталады. Көбінесе қанаттың түбірінің хорда сызығы эталондық сызық ретінде таңдалады. Басқа нұсқа – фюзеляждағы көлденең сызықты эталондық сызық ретінде (сондай-ақ бойлық ось ретінде) пайдалану. Кейбір авторлар кездейсоқ хорда сызығын қолданбайды, оның орнына нөлдік көтеру осін қолданады, онда анықтама бойынша нөлдік шабуыл бұрышы нөлдік көтеру коэффициентіне сәйкес келеді. Кейбір британдық авторлар шабуыл бұрышының орнына түсу бұрышы терминін қолданады. Алайда, бұл ұшақтағы хорда мен белгілі бір тұрақты нүкте арасындағы бұрышты білдіретін riggers' angle of incidence терминімен шатасуға әкелуі мүмкін.
In fluid dynamics, angle of attack (AOA, α, or ) is the angle between a reference line on a body (often the chord line of an airfoil) and the vector representing the relative motion between the body and the fluid through which it is moving. Angle of attack is the angle between the body's reference line and the oncoming flow. This article focuses on the most common application, the angle of attack of a wing or airfoil moving through air. In aerodynamics, angle of attack specifies the angle between the chord line of the wing of a fixed wing aircraft and the vector representing the relative motion between the aircraft and the atmosphere. Since a wing can have twist, a chord line of the whole wing may not be definable, so an alternate reference line is simply defined. Often, the chord line of the root of the wing is chosen as the reference line. Another choice is to use a horizontal line on the fuselage as the reference line (and also as the longitudinal axis). Some authors do not use an arbitrary chord line but use the zero lift axis where, by definition, zero angle of attack corresponds to zero coefficient of lift. Some British authors have used the term angle of incidence instead of angle of attack. However, this can lead to confusion with the term riggers' angle of incidence meaning the angle between the chord of an airfoil and some fixed datum in the airplane.
Шабуыл бұрышы мен көтеру коэффициентінің арақатынасы
Белгілі бір қанатты ұшақтың көтеру коэффициенті шабуыл бұрышына байланысты өзгереді. Шабуыл бұрышының артуы көтеру коэффициентінің максималды көтеру коэффициентіне дейін өсуімен байланысты, одан кейін көтеру коэффициенті төмендейді. Белгілі бір қанатты ұшақтың шабуыл бұрышы өскен сайын, қанаттың үстіңгі бетінен ауа ағынының айырылуы күшейе түседі, бұл көтеру коэффициентінің өсу қарқынын баяулатуға әкеледі. Суретте қисық қанаттың әдеттегі қисығы көрсетілген. Дөңгелектелген қанатты профильдер қисық болып жасалған, сондықтан олар кішкентай теріс шабуыл бұрыштарында да көтеру күшін тудырады. Симметриялық қанат 0 градус шабуыл бұрышында көтеру күшіне ие болмайды. Көтеру қисығына қанаттың пішіні, соның ішінде оның қанатты профилі және қанаттың жоспары да әсер етеді. Желбезек тәрізді қанат төменгі, жалпақ қисыққа және жоғары сындық бұрышқа ие.
Шабуылдың маңызды бұрышы
Шабуылдың критикалық бұрышы – максималды көтеру коэффициентін тудыратын шабуыл бұрышы. Бұл сондай-ақ "жақындау бұрышы" деп те аталады. Шабуыл бұрышының критикалық бұрыштан төмендеуімен көтеру коэффициенті төмендейді. Керісінше, шабуыл бұрышы критикалық бұрыштан жоғарылағанда, ауа аэробтың жоғарғы бетінен азырақ тегіс ағып, жоғарғы бетінен бөліне бастайды. Көптеген аэроб пішіндерінде шабуыл бұрышының өсуімен ағынның жоғарғы беттен бөліну нүктесі артқы жиектен алдыңғы жиекке қарай жылжиды. Критикалық шабуыл бұрышында жоғарғы беттік ағын көбірек бөлінеді және аэроб немесе қанат максималды көтеру коэффициентін береді. Шабуыл бұрышы одан әрі өскенде, жоғарғы беттік ағын толығымен бөлінеді және көтеру коэффициенті одан әрі төмендейді. Ұзындығы қысқа ұшу-қону жолақтарынан (STOL) ұшу-қону операцияларында, мысалы, әскери-теңіз кемелеріндегі операцияларда және STOL жағдайындағы ұшуларда, ұшақтар шабуыл бұрышы немесе көтеру резерві индикаторларымен жабдықталуы мүмкін. Бұл индикаторлар шабуыл бұрышын (AOA) немесе қанаттың көтеру әлеуетін (POWL немесе көтеру резерві) тікелей өлшейді және ұшқышқа тоқтау нүктесіне жақын, дәлдеп ұшуға көмектеседі. STOL операциялары үшін ұшақтың қону кезінде критикалық шабуыл бұрышына жақын және ұшып көтерілу кезінде ең жақсы көтерілу бұрышында жұмыс істей алуы қажет. Шабуыл бұрышы индикаторларын ұшқыштар осы маневрлер кезінде максималды тиімділікке қол жеткізу үшін пайдаланады, себебі әуе жылдамдығы туралы ақпарат тоқтау мінез-құлқымен тек жанама байланысты.
Альфаның өте жоғары деңгейі
Кейбір әскери ұшақтар өте жоғары шабуыл бұрыштарында бақыланатын ұшуға қабілетті, бірақ мұның орнына өте үлкен индукциялық қарсылық күшіне тап болады. Бұл ұшаққа жоғары маневрлік мүмкіндік береді. Мысалы, Пугачевтің "Кобрасы" маневрін келтіруге болады. Ұшақ маневр бойында жоғары шабуыл бұрыштарына ұшыраса да, маневр аяқталғанға дейін аэродинамикалық бағытты басқаруға немесе тегіс ұшу режимін сақтауға шамасы жетпейді. "Кобра" – бұл суперманеврдің мысалы, өйткені ұшақтың қанаттары маневрдің көп бөлігінде көптеген ұшақтар үшін шекті шабуыл бұрышынан асып кетеді. "Жоғары көтергіштік құрылғылары" деп аталатын қосымша аэродинамикалық беттер, соның ішінде қанат тамырының алдыңғы бөлігін кеңейту, истребительдерге бұл құрылғылар жоқ ұшақтарға қарағанда 20 градусқа дейін ұшуға мүмкіндік беретін 45 градусқа дейінгі "нағыз" альфаны ұшуға мүмкіндік береді. Бұл жоғары биіктікте, тіпті кішкентай маневрлер үшін де жоғары атмосферадағы ауаның төмен тығыздығына байланысты жоғары шабуыл бұрыштарын қажет етуі мүмкін болғандықтан, сондай-ақ төмен биіктікте, төмен жылдамдықпен ұшу кезінде, тегіс ұшудың шабуыл бұрышы мен тоқтаудың шабуыл бұрышы арасындағы айырма азаятындықтан пайдалы болуы мүмкін. Ұшақтың жоғары шабуыл бұрышына қабілеттілігі ұшқышқа қосымша мүмкіндік береді, бұл ұшақты тоқтатуды (шекті шабуыл бұрышынан асып кеткен кезде пайда болатын жағдай) қиындатады. Дегенмен, әскери ұшақтар әдетте жауынгерлік жағдайда мұндай жоғары альфаға жете алмайды, өйткені индукциялық қарсылық күші салдарынан ұшақ өте тез жылдамдығын жояды, ал ең нашар жағдайларда, алдыңғы бетінің ауданының артуы және паразиттік қарсылық күші де ұшақтың жылдамдығын төмендетеді. Мұндай маневрлер ұшақтың жылдамдығын ғана емес, сонымен қатар жоғары жылдамдықпен конструкцияға елеулі жүктеме түсіреді. Қазіргі заманғы ұшуды басқару жүйелері истребительдің шабуыл бұрышын оның максималды аэродинамикалық шегінен төменге дейін шектеуге бейім.
Желкендеу
Кеме спортында қолданылатын физикалық принциптер ұшақтардағыдай – желкен аэродинамикалық пішінге ие. Желкеннің шабу бұрышы – желкеннің қосым сызығы мен салыстырмалы жел бағыты арасындағы бұрыш.