Úhel náběhu - Angle of attack

Úhel náběhu plošiny
Úhel náběhu profilu křídla

V dynamiky tekutin , úhlu náběhu ( AOA , α , nebo ) je úhel mezi referenční čáry na těleso (často v akord linie z o profilu ) a vektoru představující relativní pohyb mezi tělem a tekutinovým kterou je pohybující se. Úhel náběhu je úhel mezi referenční čárou těla a blížícím se tokem. Tento článek se zaměřuje na nejběžnější aplikaci, úhel náběhu křídla nebo profilu křídla pohybujícího se vzduchem.

V aerodynamice úhel náběhu určuje úhel mezi akordovou linií křídla letadla s pevnými křídly a vektorem představujícím relativní pohyb mezi letadlem a atmosférou. Vzhledem k tomu, že křídlo může mít zkroucení, nemusí být definována akordová linie celého křídla, takže je jednoduše definována alternativní referenční čára. Jako referenční čára je často zvolena akordová linie kořene křídla . Další možností je použít vodorovnou čáru na trupu jako referenční čáru (a také jako podélnou osu). Někteří autoři nepoužívají libovolnou akordovou linii, ale používají osu nulového zdvihu, kde podle definice nulový úhel náběhu odpovídá nulovému koeficientu zdvihu .

Někteří britští autoři použili místo úhlu útoku termín úhel dopadu . To však může vést k záměně s termínem úhlu dopadu riggerů, což znamená úhel mezi tětivou křídla a pevným vztažným bodem v letadle.

Vztah mezi úhlem náběhu a součinitelem zdvihu

Součinitele odporu a zdvihu versus úhel náběhu. Pádová rychlost odpovídá úhlu náběhu při maximálním součiniteli vztlaku

Koeficient výtah z fixovaný-letadla křídla se mění s úhlem náběhu. Rostoucí úhel náběhu je spojen se zvyšujícím se součinitelem zdvihu až po maximální součinitel zdvihu, po kterém součinitel zdvihu klesá.

Jak se zvyšuje úhel náběhu letounu s pevnými křídly, stává se oddělení proudění vzduchu od horního povrchu křídla výraznějším, což vede ke snížení rychlosti nárůstu součinitele zdvihu. Obrázek ukazuje typickou křivku pro klenuté rovné křídlo. Prohnuté profily křídel jsou zakřivené tak, že vytvářejí určitý vztlak v malých negativních úhlech náběhu. Symetrické křídlo má nulový vztlak při úhlu náběhu 0 stupňů. Křivka zdvihu je také ovlivněna tvarem křídla, včetně jeho profilu křídla a tvaru křídla . Šípovým křídlem má nižší, plošší křivka s vyšší mezní úhel.

Kritický úhel náběhu

Kritický úhel náběhu je úhel náběhu, která vytváří maximální koeficient zdvihu. To je také nazýván „ stánek úhel náběhu“. Pod kritickým úhlem náběhu, jak se úhel náběhu snižuje, se součinitel zdvihu snižuje. Naopak nad kritickým úhlem náběhu, jak se úhel náběhu zvětšuje, začne vzduch proudit méně hladce po horním povrchu profilu křídla a začíná se od horního povrchu oddělovat. U většiny tvarů profilu křídla, jak se úhel náběhu zvyšuje, se horní oddělovací bod toku toku pohybuje od odtokové hrany k náběžné hraně. Při kritickém úhlu náběhu je tok horního povrchu více oddělen a profil křídla nebo křídla vytváří svůj maximální součinitel zdvihu. Jak se úhel náběhu dále zvyšuje, tok horního povrchu se plně odděluje a součinitel zdvihu se dále snižuje.

Nad tímto kritickým úhlem útoku je letadlo údajně ve stání. Letadlo s pevnými křídly je podle definice zastaveno na nebo nad kritickým úhlem útoku, nikoli na nebo pod určitou rychlostí letu . Rychlost letu, při které se letadlo zastaví, se liší podle hmotnosti letadla, faktoru zatížení , těžiště letadla a dalších faktorů. Letadlo se však vždy zastaví ve stejném kritickém úhlu útoku. Kritický nebo pádový úhel náběhu je u mnoha profilů obvykle kolem 15 ° - 20 °.

Některá letadla jsou vybavena vestavěným letovým počítačem, který automaticky brání letounu dále zvyšovat úhel náběhu, když je dosaženo maximálního úhlu náběhu, bez ohledu na vstup pilota. Toto se nazývá 'omezovač úhlu útoku' nebo 'omezovač alfa'. Moderní dopravní letadla, která mají technologii fly-by-wire, se vyhýbají kritickému úhlu útoku pomocí softwaru v počítačových systémech, které řídí povrchy řízení letu.

Při vzletových a přistávacích operacích z krátkých drah ( STOL ), jako jsou operace Naval Aircraft Carrier a backcountry létání STOL , mohou být letadla vybavena indikátory úhlu náběhu nebo rezervou zdvihu . Tyto indikátory měří úhel náběhu (AOA) nebo Potencial of Wing Lift (POWL nebo Lift Reserve) přímo a pomáhají pilotovi létat blíže k bodu zastavení s větší přesností. Operace STOL vyžadují, aby letadlo dokázalo operovat v blízkosti kritického úhlu náběhu během přistání a v nejlepším úhlu stoupání během vzletů. Indikátory úhlu útoku používají piloti pro maximální výkon během těchto manévrů, protože informace o rychlosti letu se vztahují pouze nepřímo k chování při zastavení.

Velmi vysoká alfa

Su-27M / Su-35 ve vysokém úhlu náběhu

Některá vojenská letadla jsou schopna dosáhnout řízeného letu při velmi vysokých úhlech útoku, ale za cenu masivního indukovaného odporu . To poskytuje letadlu velkou obratnost. Slavným příkladem je Pugachevova Cobra . Přestože letadlo během celého manévru zažívá vysoké úhly náběhu, letoun není schopen ani aerodynamického směrového řízení, ani udržovat vodorovný let, dokud manévr neskončí. Cobra je příkladem supermaneuveringu, protože křídla letadla jsou pro většinu manévru daleko za kritickým úhlem útoku.

Další aerodynamické povrchy známé jako „vysokozdvižná zařízení“ včetně prodloužení kořenů křídel na náběžné hraně umožňují stíhacím letounům mnohem větší létající „skutečnou“ alfa, až o více než 45 °, ve srovnání s asi 20 ° u letadel bez těchto zařízení. To může být užitečné ve vysokých nadmořských výškách, kde i mírné manévrování může vyžadovat vysoké úhly náběhu kvůli nízké hustotě vzduchu v horních vrstvách atmosféry a také při nízké rychlosti v malé výšce, kde je zmenšena rezerva mezi hladinovým letem AoA a stání AoA. Vysoká schopnost letounu AoA poskytuje pilotovi nárazník, který ztěžuje zastavení letadla (k němuž dochází při překročení kritické hodnoty AoA). Vojenská letadla však obvykle v boji nedosáhnou tak vysoké alfa, protože letadlo velmi rychle okrádá o rychlost v důsledku indukovaného odporu a v extrémních případech zvýšené čelní plochy a parazitického odporu. Takové manévry nejen zpomalují letoun, ale způsobují značné strukturální napětí při vysoké rychlosti. Moderní systémy řízení letu mají tendenci omezovat úhel útoku bojovníka hluboko pod jeho maximální aerodynamický limit.

Plachtění

Při plachtění jsou fyzikální principy stejné jako u letadel. Úhel náběhu plachty je úhel mezi linií akordů plachty a směrem relativního větru.

Viz také

Reference

  • Lawford, JA a Nippress, KR; Kalibrační systémy vzduchových dat a senzorů směru proudění (NATO) Poradní skupina pro letecký výzkum a vývoj, AGARDograf č. 300 sv. 1 (AGARD AG-300 sv. 1); „Kalibrace systémů vzduchových dat a snímačů směru proudění“; Airplane and Armament Experimental Establishment, Boscombe Down, Salisbury, Wilts SP4 OJF, United Kingdom
  • Zpráva USAF a NATO RTO-TR-015 AC/323/(HFM-015)/TP-1 (2001).