Stalling Wing Tvärsektioner

link: http://www.eng.famu.fsu.edu/~dommelen/research/airfoil/airfoil.html

utfört Arbete med Szu-Chuan Wang. Detta arbete har gjorts möjligt genom stöd av the Air Force Office of Scientific Research.


Wing stall

Stall är ett oönskat fenomen som flygplansvingar erfarenhet ökat luftmotstånd och minskade hiss. Det kan orsaka ett flygplan att krascha.

Stall uppstår när en plan är under för stor anfallsvinkel (anfallsvinkeln är vinkeln mellan planet och flygriktningen). Det kan uppstå under start eller landning, när flyget hastigheten är relativt låg: vid låg hastighet aerodynamiska krafter är motsvarande mindre, och det enda sättet att få tillräckligt lyft för att bära vikten av plan är att flyga planet till en högre anfallsvinkel. Om en ouppmärksam pilot gör att hastigheten blir för låg, kommer planet att överskrida den kritiska anfallsvinkel och stall uppstår.

På grund av stall vingen ger mindre mer lyft och dra; ökad dra orsaker hastigheten för att minska ytterligare så att vingen ger ännu mindre hiss. I effekt, planet faller ur luften. Marken väntar nedan.

Varför stall inträffar

Varför vingar stall? Det är på grund av processer inom gränsen skikt, av utvecklingsstörda luften nära ytan av vingen. För att en vinge, för att vara effektiv, luften måste flödet helt runt ledande främre kanten av vingen. Vid en för stor anfallsvinkel, luften i gränsskiktet nära kanten som inte lyckas med detta och det skiljer från vingens yta.

Nedan är en numerisk simulering som ett motorstopp vingen ses i tvärsnitt. De ledande kant är kvar, trailing edge som är rätt. I simuleringen, gränsskiktet är representerade som virvlar (miniatyr tornados) som visas som svarta eller vita prickar, beroende på rotationsriktningen. Vingen platser upp till en vinkel av angrepp av 30 grader, vilket stall:

> t = 1 (börjar pitcha)

I den första bilden vingen rör sig på en liten anfallsvinkel (här tas som lika med noll). Observera att gränsskiktet virvlar vara nära vingen tills de är tvättade nedströms. Vid noll anfallsvinkel, det finns ingen hiss, och det är lite jobbigt.
t = 2

t = 3
Vingen har börjat att sätta upp, men gränsskiktet virvlar bo nära vingen. Vingen är nu att producera större lyftkraft, och fortfarande lite drag.
t = 3.5

t = 4.25

> t = 5 (slutar pitching)

Anfallsvinkeln har blivit för stort. Gränsskiktet virvlar har separerat från ovansidan av vingen, och det inkommande flödet inte längre böja helt runt kanten. Vingen är avstannat, vilket orsakar en betydande dra. Men mycket av den hiss som återstår sedan de separerade virvlar fortfarande över vingen.
t = 6
När de separerade virvlar är att bli blåst förbi bakkant, hissen börjar droppa av.
t = 7
Vingen är nu att producera lite hiss och massor av drag. Det är dock lättare för luften att flöda runt en ledande kanten av en vinge utan hiss, och flödet börjar med att återansluta.

t = 7.5

t = 7.75

t = 8
Flödet har till stor del igen, och lyft koefficient (lyfta effektiviteten av vingen) är tillfälligt återställd. Tyvärr, detta kommer att ställa upp för en ny cykel av separation. vidare ökade dra minskar farten för mycket att producera mycket lyft, även på ett bra lyft koefficient.
t = 8.5

t = 8.75

t = 9

Här är det utvecklingen av lyft, drag och moment koefficienter:

Hur till återvinna

Att återhämta sig från stall piloten måste minska anfallsvinkeln tillbaka till ett tillräckligt lågt värde. Även om planet är redan faller mot marken i en brant vinkel, piloten måste driva stick fram emot att pressa näsan ännu längre ner. Detta minskar angle of attack, och därmed dra.

Planet börjar plocka upp fart, gå ner ännu snabbare. Men så snart planet har plockat upp tillräckligt med fart så att vingen kan återigen att stödja vikten av planet, piloten drar tillbaka på minnet för att öka anfallsvinkeln igen (denna gång som bor i det tillåtet intervall), och återställer lyft av vingen.

Självklart, för att återhämta sig från ett stall innebär en viss förlust av höjd. Spiltor är mest farliga på låga höjder. Motoreffekten kan bidra till att minska den förlust av höjd, genom att öka den hastighet snabbare och också genom att hjälpa till att sätta tillbaka flödet över vingen.

Hur svårt det är att återhämta sig från ett stall beror på planet. Några plan som är svårt att återhämta sig har stick shakers: det skakar stick varningar piloten som ett stall är nära förestående. Stall egenskaper beror också på hur ett plan är laddad; tyngdpunkten av planet måste vara tillräckligt långt framåt.

Spins

En sämre version av ett stall är en spin, där planet spiraler ner. Ett stall kan utvecklas till en snurra genom besvär i en sidledes stund vid fel tidpunkt.

Mekaniken i en spin är komplexa. Beroende på planet, (och på den vägen är det laddat!) det kan vara svårt eller omöjligt att återhämta sig från en spinn. Återhämtning kräver god effektivitet från svansen ytor på plan, typiskt återhämtning innebär användning av rodret för att stoppa snurrande rörelse, förutom hissen för att bryta stall. Men vingarna kan blockera luftflödet till svans. Om tyngdpunkten i det plan som är alltför långt tillbaka, som det tenderar att göra återhämtning svårare. Piloten kan få förvirrade av den svindlande effekter av spin, och tillämpa fel korrigeringar.

Även om planet är väl utformad, lastad inom det tillåtna intervallet och återställning utförs felfritt, höjd förlust i en omgång kan bli mycket stora. Eftersom bås och snurrar är mest sannolikt under start och landning, det kan helt enkelt inte bli så mycket höjd som finns. Enligt FAA regler för privata piloter, stall utbildning krävs, men spin återhämtning är det inte. Stall utbildning gör det möjligt för piloten att känna igen en förestående stall, och vidta korrigerande åtgärder innan en sann stall och kanske en spin kan uppstå.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *