Křídlo - Wing
Křídlo je typ fin , který produkuje povzbuzení při pohybu vzduchem nebo nějakou jinou tekutinu . V souladu s tím mají křídla zjednodušené průřezy, které jsou vystaveny aerodynamickým silám a působí jako křídla . Aerodynamická účinnost křídla je vyjádřena jako poměr zdvihu a odporu . Vztlak křídla při dané rychlosti a úhlu náběhu může být o jeden až dva řády větší než celkový odpor křídla. Vysoký poměr zdvihu a tažení vyžaduje výrazně menší tah, aby křídla poháněla vzduch při dostatečném zdvihu.
Ke zvedacím strukturám používaným ve vodě patří různé fólie , například křídlové . Hydrodynamika je vládnoucí věda, spíše než aerodynamika. Aplikace podvodních fólií se vyskytují v hydroplánech , plachetnicích a ponorkách .
Etymologie a použití
Pro mnoho století, slovo „křídlo“, ze staré norštiny vængr , odkazoval hlavně na předních končetinách z ptáků (kromě architektonického uličky). V posledních stoletích se však význam tohoto slova rozšířil o výtahy produkující přívěsky hmyzu , netopýrů , pterosaurů , bumerangů , některých plachetnic a letadel nebo převrácený profil křídla na závodním voze, který generuje sílu směrem dolů ke zvýšení trakce.
Aerodynamika
Konstrukce a analýza křídel letadel je jednou z hlavních aplikací vědy o aerodynamice , což je odvětví mechaniky tekutin . V zásadě vlastnosti proudění vzduchu kolem každého pohybujícího se předmětu lze nalézt řešení Navier-Stokesových rovnic z dynamiky tekutin . Kromě jednoduchých geometrií jsou však tyto rovnice notoricky obtížně řešitelné a používají se jednodušší rovnice.
Aby křídlo vytvářelo vztlak , musí být orientováno ve vhodném úhlu náběhu . Když k tomu dojde, křídlo při průchodu křídlem odkloní proud vzduchu dolů. Vzhledem k tomu, že křídlo vyvíjí sílu na vzduch, aby změnilo svůj směr, musí vzduch také vyvíjet stejnou a opačnou sílu na křídlo, což má za následek různé tlaky vzduchu na povrch křídla.
Tvar průřezu
Profil křídla ( americká angličtina ) nebo nosná plocha ( britská angličtina ) je tvaru křídla, čepel (části vrtule , rotoru , nebo turbíny ), nebo plachta (jak je vidět v příčném řezu ). Křídla s asymetrickým průřezem jsou normou v podzvukovém letu . Křídla se symetrickým průřezem mohou také generovat vztlak pomocí kladného úhlu náklonu k odklonu vzduchu směrem dolů. Symetrické profily křídel mají vyšší pádovou rychlost než klenuté profily stejné oblasti křídel, ale používají se v akrobatických letadlech, protože poskytují praktický výkon, ať už je letadlo vzpřímené nebo obrácené. Další příklad pochází z plachetnic, kde je plachta tenká blána bez rozdílu délky dráhy mezi jednou stranou a druhou.
Pro letové rychlosti blízké rychlosti zvuku ( transonický let ) se používají profily křídel se složitými asymetrickými tvary, aby se minimalizoval drastický nárůst odporu spojený s prouděním vzduchu v blízkosti rychlosti zvuku. Takové profily křídel, nazývané nadkritické profily křídel , jsou nahoře ploché a dole zakřivené.
Designové vlastnosti
Křídla letadla mohou obsahovat některé z následujících:
- Zaoblená přední hrana průřez
- Ostrý průřez odtokové hrany
- Špičková zařízení, jako jsou lamely , sloty nebo rozšíření
- Koncová zařízení, jako jsou klapky nebo klapky (kombinace klapek a křidélek)
- Křídla, která zabraňují vírům na konci křídel zvyšovat odpor a snižovat vztlak
- Dihedral , nebo kladný úhel křídla k horizontále, zvyšuje stabilitu spirály kolem osy role, zatímco anhedral , nebo negativní úhel křídla k horizontále, snižuje stabilitu spirály.
Křídla letadla mohou mít různá zařízení, jako například vztlakové klapky nebo lamely, která pilot používá k úpravě tvaru a povrchové plochy křídla ke změně jeho provozních charakteristik za letu.
- Křidélka (obvykle v blízkosti špiček křídel) pro otáčení letadla ve směru nebo proti směru hodinových ručiček kolem jeho dlouhé osy
- Spojlery na horním povrchu narušují vztlak a poskytují dodatečnou trakci letadlu, které právě přistálo, ale stále se pohybuje.
- Vortexové generátory zmírňují oddělování toku při nízkých rychlostech a vysokých úhlech náběhu, zejména na ovládacích plochách.
- Křídlové ploty pro udržení toku připojeného ke křídlu zastavením oddělení mezní vrstvy od směru šíření rolí.
- Skládací křídla umožňují více úložného prostoru letadla v uzavřeném prostoru hangáru z k letadlové lodi
- Křídlo s variabilním rozmítáním nebo „výkyvná křídla“, která umožňují roztažená křídla při letu nízkou rychlostí (tj. Při vzletu a přistání) a zpětná křídla pro vysokorychlostní let (včetně nadzvukového letu ), jako například u letounu F-111 Aardvark je F-14 Tomcat se Panavia tornádo se Mig-23 , se Mig-27 se Tu-160 a Lancer B-1B vojenské letouny
- Straky ke zlepšení letových vlastností
- Chine , který může splynout s křídlem
- Svislá klopná klapka , zařízení s vysokým zdvihem
- Kapotáže , struktury, jejichž primární funkcí je vytvořit hladký obrys a snížit odpor. Například kapotáž na klapkové dráze
Křídla mohou mít jiné drobné nezávislé povrchy .
Aplikace a varianty
Kromě letadel s pevnými křídly zahrnují aplikace tvarů křídel:
- Závěsné kluzáky , které používají křídla od plně pružných ( padákové kluzáky, kluzné padáky ), pružná (křídla s rámovými plachtami) až po tuhá
- Draci , kteří používají různé zvedací plochy
- Létající model letadla
- Vrtulníky , které používají rotační křídlo s proměnným úhlem stoupání k zajištění směrových sil
- Vrtule , jejichž lopatky generují vztlak pro pohon.
- NASA Space Shuttle , který používá svá křídla jen klouzání během sestupu na přistávací dráhu., Tyto typy letadel se nazývají vesmírné letouny .
- Některá závodní auta , zejména auta Formule 1 , která používají křídla vzhůru nohama (nebo křídla ) k zajištění lepší trakce při vysokých rychlostech.
- Plachetnice , které používají pružné látkové plachty jako svislá křídla s proměnlivou plností a směrem k pohybu po vodě.
- Křídlové křídla , která používají tuhé konstrukce ve tvaru křídla, aby zvedly plavidlo z vody, aby se snížil odpor a zvýšila rychlost.
V přírodě
V přírodě se křídla vyvinula u hmyzu , pterosaurů , dinosaurů ( ptáků ) a savců ( netopýrů ) jako prostředku pohybu . Různé druhy tučňáků a dalších létajících nebo nelétajících vodních ptáků, jako jsou auks , kormoráni , guillemots , shearwaters , kajky a strakoši a potápěčští bouřliváci, jsou vášnivými plavci a používají svá křídla k pohonu vodou.
- Křídlové formy v přírodě
Okřídlená semena stromů, která při sestupu způsobují autorotaci
Směje se racek , vykazující „ křídlové “ obrys
Tahové struktury
V roce 1948 vynalezl Francis Rogallo drakovité tahové křídlo podepřené nafouknutými nebo tuhými vzpěrami, které přineslo nové možnosti pro letadla. Domina Jalbert téměř včas vynalezla flexibilní neohrožená křídla se vzduchovým křídlem. Tyto dvě nové větve křídel byly od té doby rozsáhle studovány a použity v nových větvích letadel, zejména při změně prostředí osobního rekreačního letectví.
Viz také
Přírodní svět:
- Netopýří let
- Ptačí let
- Letové peří
- Létající a klouzající zvířata
- Let hmyzem
- Seznam tyčících se ptáků
- Samara (okřídlená semena stromů)
Letectví:
- Letadlo
- Pevnost čepele
- Letoun FanWing a Flettner (experimentální typy křídel)
- Letová dynamika (letadla s pevnými křídly)
- Druhy draků
- Ornithopter -letadlo s máváním křídel (výzkum prototypů, jednoduché hračky a modely)
- Otto Lilienthal
- Konfigurace křídla
- Kořen křídla
- Wingsuit létání
Plachtění:
Reference
externí odkazy
- How Wings Work - Holger Babinsky Physics Education 2003
- Jak letadla létají: Fyzický popis výtahu
- Demystifikace vědy o letu - audio segment na NPR's Talk of the Nation Science Friday
- Vysvětlení a simulace NASA
- Let křídla StyroHawk
- Podívejte se, jak to letí