Varför flygplan flyger

[Hexmaster]

Fick ett faktoid-tips häromdagen...

Myt: Flygplan får sin lyftkraft från vingarnas form; kupad ovansida = snabbare luftström ovan än under = lägre lufttryck ovan än under = lyftkraft.

OK, visst får man viss lyftkraft på det sättet, men avgjort störst betydelse har tydligen vingens vinkel, som riktar luftströmmen en smula nedåt. Så det är snarare en halvsanning än myt. Eller?

En ofta och vitt spridd missuppfattning är att vingens välvda form skulle skapa en skillnad i strömningshastighet över vingen, och därmed skapa ett undertryck på dess ovansida som "suger upp" vingen. Om så vore fallet skulle flygplan till exempel inte kunna flyga upp och ned. Det kan också konstateras att även en helt plan brädbit flyger om den har tillräckligt stor hastighet genom luften och samtidigt vinklas något. Vingens välvda form är skapad för att vid så stora anfallsvinklar som möjligt erhålla ett ostört luftflöde över vingen.

http://sv.wikipedia.org/wiki/Flygplan

...Kommentarer?

[Belisarius]

Myt: Flygplan får sin lyftkraft från vingarnas form

Det där är en tokig formulering, eftersom det är fullständigt korrekt. Lyftkraften kommer från vingarnas form. Vinkeln därmot är viktig för att skapa stabilitet - attackvinkel - i olika hastigheter. Titta på hur fåglar vinkar vingarna för att reglera balans när de saktar in. Analogin är lite konstig, eftersom det anmodas att vinkeln gör att lufströmmen vinkas nedåt och det är ändå det som används för argument att vingformen i sig gör att man inte kan flyga uppochned. Huh? Även den nedåtströmmande luften från vinkeln skulle ju då pressa planet nedåt, eftersom den då är riktad uppåt...snurrigt.

Vingens välvda form är skapad för att vid så stora anfallsvinklar som möjligt erhålla ett ostört luftflöde över vingen

Ja - eftersom om luftflödet störs (bildar virvlar på ovansidan), försvinner lyftkraften, inte för att man får mindre luft riktad "nedåt" men för att tryckskillnaden mellan över- och undersidan av vingen försvinner. Man stallar. Dessutom, vingens välvda form beror på en grundläggande fysikalisk princip - ju högre strömningshastighet, desto lägre tryck (gäller både vätskor och gaser). Samma volym av luft måste passera både under och över - fast på ovansidan är vägen längre --> ger högre lufthastighet på ovansidan --> lägre tryck. Det är precis därför också plankan flyger om det går tillräckligt fort; luften på ovansidan har längre väg över brädan än under, i det fallet tillräckligt för att skapa kraft att lyfta den.

[Hexmaster]

OK, bortse gärna från det jag skriver själv eftersom jag inte behärskar ämnet, men det som står på Wikipedian däremot... Du håller alltså inte med den?

[Belisarius]

Njae, en halvsanning skulle jag vilja säga. Personligen tycker jag det är missvisande, eftersom den välvda formen är så viktig för att just ge planet flygförmåga. Jag säger att vinkeln är för att göra det kontrollerbart.

liten brasklapp: det var ett tag sen jag läste om sånt här, så någon mer bevandrad i aerodynamik kan kanske rätta mig

[Hexmaster]

Vi är åtminstone överens...

Så det är snarare en halvsanning än myt.

...Inklusive efterfrågan av hårdare fakta från de insatta & uppdaterade.


Är det möjligen så, för att spekulera, att vingens kupform (det var det jag menade med "vingform", till skillnad från vinkeln alltså) har störst betydelse vid lägre hastigheter? När man ska lyfta och så?

[Belisarius]

Det kan man säga, eftersom vid lägre hastigheter är den relativa tryckskillnaden lägre och då ger ju en "kupigare" form mer relativ skillnad (men den får inte vara så kupig att det blir turbulens). Vid tillräckligt höga hastigheter behövs ju inga vingar för att flyga, s.a.s.

[Henke]

Jag håller inte med. Effekten är visserligen mindre betydelsefull för små och lätta plan med förhållandevis starka motorer, men i alla andra fall är den fullständigt fundamental.

Om man tar exemplet med en fullastad Boeing 747-400ER. Detta plan har motorer som tillsammans maximalt kan generera en kraft på knappt 1100 kN. Eftersom planet väger ca 400 ton fullastat skulle motorerna utan hjälp av vingkupningen aldrig kunna lyfta planet - ett fullastat plan skulle kräva minst ca 3900 kN bara för att hålla sig i luften med konstant fart.

Eller tänker jag fullständigt fel och har missat en nolla någonstans?

(uppgifterna om 747:an kommer från Wikipedia)

Henrik

[J.K Nilsson]

Vingens profil har mycket att göra med hur "bra" ett flygplan flyger. En tjock osymetrisk vingprofil flyger ypperligt rättvänd vid alfa (anfallsvinkel) nära noll men är närmast oflygbar vid inverterat flygläge och alfa noll. En assymetrisk vingprofil har en mindre välvning under än över vilket gör att den också genererar lyftkraft vid alfa noll, i allmänhet inte tillräckligt för att flygplanet skall befinna sig i jämnvikt. Sedan har vi de symetriska profilerna, i princip plankor med jämna fram och bakkanter. De symetriska profilerna har ingen lyftkraftsgenererande egenskap utan de får lyftkraft först när vi tar ut lite alfa. En vinges utseende är sålunda en delmängd i begreppet lyftkraft.

När alfa blir för stor kommer luften att tappa rörelseenergi och vingens bakkantsvirvel kommer att börja förflytta sig upp vingens översida. När virveln når vingens lyftkraftscentrum tappar vingen lyftkraft och virvlarna kommer att bromsa luftströmningen så pass att en eventuell motor inte kommer att orka driva ekipaget framåt. En starkare motor kommer i detta ögonblick att börja bogsera med sig ekipaget och öka farten så att luftströmningen åter blir rätt. Likadant kommer att hända om farten blir för låg.

När farten sänks inför en landning kan man genom att använda fram och bakkantsklaffar för att göra vingen mer välvd och därmed höja vingens lyftkraftsskapande egenskaper för att kunna sänka farten ytterligare. Vid låg fart kommer en tjockare/kraftigare välvning att vara optimal för att skapa lyftkraft. När farten höjs kommer den tjockare vingen att alstra mycket motstånd och en tunnare vinge är att föredra då en vinges lyftkraft ökar med ökande hastighet och alfa. Fram och bakkantsklaffar kommer att erbjuda en lösning på problemet hög - låg fart.

Sedan har jag för mig att det finns en tråd om flygplanteknik. Kanske denna tråd kan slås samman med denna?

J.K Nilsson

[Frogman]

Inte bara vingen utan hur motorerna är placerade spelar roll, pga Coanda-effekten.
Ett bra exempel på hur Coanda effekten kan utnyttjas är Antonov-72/74.

[J.K Nilsson]

Inte bara vingen utan hur motorerna är placerade spelar roll, pga Coanda-effekten.
Ett bra exempel på hur Coanda effekten kan utnyttjas är Antonov-72/74.

Coandaeffekten har underordnad betydelse. Större betydelse är riktningen på gasströmmarna, i princip alfa 0 grader under hela flygenvelopen.

J.K Nilsson

[J.K Nilsson]

Som utvikning på Quizfrågan.

kritiska machtalet beskriver endast när strömningen över en kropp når överljudshastighet. En vinge som är optimerad för hastighetsområde i underljud kommer att få besvärande vibrationer och stötar när strömningen går till överljud. Det är chockvågor som bildas och stöter till kroppen. en vinge optimerad mot överljudsflygning kommer knappt att flyga i underljud men har små problem att gå upp i överljud. I Gripen är det helt odramatiskt och det har inträffat mer än en gång att förare har glidit över Mach 1 utan avsikt.

Luftmotståndet ökar dramatiskt när vi når överljud och i kombination med stötarna fick fenomenet namnet: ljudvallen. I GB var åsikten en längre tid att fortare än så gick det inte att flyga. Genom flygplanets ytors aerolastisitet (styvheten) så kan ett uppfällt höjdroder i avsikt att stiga ge effekten att flygplanet ger ett nos ned moment, flygplanet dyker. Detta beror på att höjdrodret ansätter ett vridmoment för att lyfta upp nosen men vridmomenter är större än stabilisatorns styvhet och vrider den så att totala verkan av stabilisatorn ger en dykning i stället för en stigning. Likadan inträffar vid skevroder och sidroder också.

Nu är det två parallella trådar om samma ämne.

J.K Nilsson

[DannyBoy2k]

liten brasklapp: det var ett tag sen jag läste om sånt här, så någon mer bevandrad i aerodynamik kan kanske rätta mig

Inte för att det är det MINSTA relevant i sammanhanget, men:brasklapp, i ämnet, är felanvändning av ordet.

[Frogman]

En gammal berättelse om sjöflygplan som är ganska intressant tycker jag,
http://www.amazon.com/gp/product/188896 ... 5&v=glance

[Johan Elisson]

Trots att jag går den utbildning jag går har jag ingen större koll på det här, men eftersom flygplan, när de väl fått upp hastigheten, kan flyga uppochner, så har vingens form mycket lite med flygförmågan att göra. Eller har jag missat något väsentligt om jag tänker så?

/Johan

[J.K Nilsson]

Trots att jag går den utbildning jag går har jag ingen större koll på det här, men eftersom flygplan, när de väl fått upp hastigheten, kan flyga uppochner, så har vingens form mycket lite med flygförmågan att göra. Eller har jag missat något väsentligt om jag tänker så?

/Johan

Det är väldigt få flygplan som har osymetrisk vingprofil likt den som används för att förklara klassisk flygning. När man lägger lite anfallsvinkel på en helsymetrisk profil kommer strömningen runt profilen att bli likt den kring de osymetriska. Vingens form är mindre intressant än strömningen.

J.K Nilsson