Yer etkisi (aerodinamik) - Ground effect (aerodynamics)

İçin sabit kanatlı uçaklar , zemin etkisi azaltılmış olan aerodinamik sürükleme bir uçağın bu kanat onlar sabit yüzeye yakın olduğunda üretir. Kalkış sırasında yer etkisindeyken azaltılmış sürtünme , uçağın önerilen tırmanma hızının altındayken "yüzmesine" neden olabilir . Pilot daha sonra, uçak güvenli bir tırmanma hızına ulaşılana kadar yer etkisiyle hızlanırken pistin hemen üzerinde uçabilir .

İçin rotorcraft , yere yakın gezinip sırasında rotor üzerinde daha az sürükleme zemin etkisi sonuçlarına. Yüksek ağırlıklarda bu, bazen rotor taşıtının yer etkisinde sabitken havalanmasına izin verir, ancak yer etkisi dışında uçuşa geçmesine izin vermez. Helikopter pilotlarına, helikopterlerini yer etkisinde (IGE) ve yer etkisi dışında (OGE) havada süzülme sınırlamalarını gösteren performans çizelgeleri sağlanır. Grafikler, zemin etkisinin ürettiği ilave kaldırma faydasını göstermektedir.

Fan ve jetle çalışan VTOL uçakları için, havada asılı kalırken yer etkisi, uçak gövdesinde emmeye ve fışkırmaya ve motor, sıcak gaz alımı (HGI) olarak bilinen kendi egzoz gazını emerse, havada asılı duran itme kuvvetinin kaybolmasına neden olabilir.

Açıklamalar

Sabit kanatlı uçak

Bir uçak , yerin veya suyun üzerinde, uçağın kanat açıklığının yaklaşık yarısı kadar veya daha az uzunlukta uçtuğunda, genellikle farkedilir bir yer etkisi meydana gelir . Sonuç, uçakta daha düşük indüklenen sürtünmedir . Bu, öncelikle, kanat ucu girdaplarının oluşmasını engelleyen ve kanat arkasındaki aşağı akıntıyı kesintiye uğratan toprak veya sudan kaynaklanır .

Bir kanat, karşıdan gelen hava kütlesini (nispi rüzgar) aşağı doğru saptırarak kaldırma oluşturur. Saptırılmış veya "dönmüş" hava akışı, kanat üzerinde zıt yönde bileşke bir kuvvet oluşturur (Newton'un 3. yasası). Ortaya çıkan kuvvet kaldırma olarak tanımlanır. Bir yüzeye yakın uçmak, "koç" veya "yastık" olarak adlandırılan alt kanat yüzeyindeki hava basıncını arttırır ve böylece uçağın kaldırma-sürükleme oranını iyileştirir. Kanat yere göre ne kadar alçakta/yakınsa, yer etkisi o kadar belirgin hale gelir. Yer etkisindeyken, kanat aynı miktarda kaldırma kuvveti üretmek için daha düşük bir hücum açısına ihtiyaç duyar . Hücum açısının ve hava hızının sabit kaldığı rüzgar tüneli testlerinde, "yüzer" etkiyi açıklayan kaldırma katsayısında bir artış meydana gelir. Yer etkisi , aynı hızı korumak için azaltılmış indüklenen sürtünmenin daha az itme gerektirdiği durumlarda, itme ve hız arasında da değişiklik yapar.

Düşük kanatlı uçaklar , yüksek kanatlı uçaklara göre yer etkisinden daha fazla etkilenir . Yukarı yıkama, aşağı yıkama ve kanat ucu girdaplarındaki değişiklik nedeniyle, statik kaynaktaki yerel basınçtaki değişikliklerden dolayı yer etkisindeyken hava hızı sisteminde hatalar olabilir .

rotor zanaat

Uçan bir rotor yere yakın olduğunda, rotordan aşağı doğru hava akışı yerde sıfıra düşürülür. Bu durum, alanının her bir fit karesi için rotor itişi olan belirli bir disk yüklemesi için rotora girişi azaltan izdeki basınç değişiklikleri yoluyla diske aktarılır. Bu, belirli bir bıçak hatve açısı için bir itme artışı sağlar. Veya alternatif olarak, bir itme için gereken güç azaltılır. Yalnızca IGE üzerinde asılı kalabilen aşırı yüklü bir helikopter için, yer etkisindeyken önce ileri uçuşa çevrilerek yerden uzağa tırmanmak mümkün olabilir. Yer etkisi avantajı hızla hızla kaybolur, ancak indüklenen güç de güvenli bir tırmanışa izin vermek için hızla azalır. Erken dönemdeki bazı düşük güçlü helikopterler yalnızca yere yakın havada uçabiliyordu. Sert, pürüzsüz bir yüzey üzerinde zemin etkisi maksimumdadır.

VTOL uçağı

Sıfır ve düşük IGE hızlarında çalışan VTOL uçaklarına özgü iki etki vardır, emme ve fıskiye kaldırma. Üçüncüsü, HGI, rüzgarlı koşullarda veya ters itme operasyonu sırasında yerde bulunan sabit kanatlı uçaklar için de geçerli olabilir. Kaldırılan ağırlık açısından, bir VTOL uçağının IGE'yi ne kadar iyi havada tuttuğu, gövdedeki emmeye, gövdenin alt tarafındaki fıskiye çarpmasına ve motora HGI'ya bağlıdır. Emme, gövde üzerinde aşağı doğru bir kuvvet olarak motor kaldırmasına karşı çalışır. Çeşme akışı, motor kaldırma jetleri ile yukarı doğru bir kuvvet olarak çalışır. HGI, motor tarafından üretilen itişi azaltır.

Emme, havada asılı dururken kaldırma jetleri tarafından uçağın etrafına havanın sürüklenmesinin bir sonucudur. Ayrıca serbest havada (OGE) meydana gelir ve gövde ve kanatların alt tarafındaki basınçları azaltarak kaldırma kaybına neden olur. Gelişmiş sürüklenme, zemine yakın olduğunda daha yüksek kaldırma kaybı sağlayarak meydana gelir. Fıskiye kaldırma, bir uçakta iki veya daha fazla kaldırma jeti olduğunda meydana gelir. Jetler yere çarpar ve yayılır. Gövdenin altında buluştukları yerde karışırlar ve sadece gövdenin alt tarafına çarparak yukarı doğru hareket edebilirler. Yukarı doğru momentumlarının yanlara veya aşağıya ne kadar iyi yönlendirildiği, kaldırmayı belirler. Fıskiye akışı, kavisli bir gövde altı gövdesini takip eder ve yukarı yönde bir miktar momentumu korur, bu nedenle, Asansör İyileştirme Cihazları takılmadıkça, tam fıskiye asansöründen daha az yakalanır. HGI, motora giren hava ortamdan daha sıcak olduğu için motor itişini azaltır.

Erken VTOL deneysel uçakları, motor egzozunu kanalize etmek ve HGI'dan gelen itme kaybını önlemek için açık ızgaralardan çalıştırıldı.

Bell X-14 suckdown etkisi o kadar uzun iniş takımı bacakları uçakları yükselterek azaltılmıştır kadar erken VTOL teknoloji araştırma yapılmış, vurgulu edemedi. Ayrıca HGI'yi azaltmak için yükseltilmiş bir delikli çelik platformdan çalışması gerekiyordu. Dassault Mirage IIIV VTOL araştırma uçağı sadece hiç motor egzoz önlemek suckdown ve HGI etkilerine uçaktan uzağa kanalize edilmesine izin ızgara dikey ameliyat.

P.1127'ye geriye dönük olarak takılan ventral sıralar, düşük irtifada havada uçuşurken daha iyi akış ve göbek altında artan basınç. Aynı konuma takılan silah bölmeleri de aynı şeyi yaptı. AV-8B ve Harrier II için daha fazla kaldırma iyileştirme cihazları (LIDS) geliştirildi. Kaldırma kuvvetini artıran fıskiyelerin uçağa çarptığı göbek bölgesinde boks yapmak için, silah bölmelerinin alt tarafına sıralar eklendi ve sıraların ön uçları arasındaki boşluğu kapatmak için menteşeli bir baraj indirilebildi. Bu, 1200 lb'lik bir kaldırma kazancı verdi.

F-35B'deki Lockheed Martin F-35 Lightning II silah bölmesi iç kapıları, motor ve fan kaldırma jetleri tarafından oluşturulan fıskiye akışını ve karşı emme IGE'sini yakalamak için açılır.

Yer etkisinde kanat durması

Stall hücum açısı, zemin etkisinde serbest havaya göre yaklaşık 2-4 derece daha azdır. Akış ayrıldığında, sürüklemede büyük bir artış olur. Uçak, kalkışta çok düşük bir hızda aşırı dönerse, artan sürtünme, uçağın yerden ayrılmasını engelleyebilir. İki de Havilland Kuyruklu Yıldızı, aşırı dönüşün ardından pistin sonunu aştı. Bir kanat ucu yer etkisinde durursa kontrol kaybı meydana gelebilir. Gulfstream G650 iş jetinin sertifikasyon testi sırasında , test uçağı, öngörülen IGE durma açısının ötesinde bir açıya döndü. Aşırı dönüş, bir kanat ucunun durmasına ve yan kontrolleri aşan komutsuz bir yuvarlanma, uçağın kaybolmasına neden oldu.

Yer etkili araç

Birkaç araç, özellikle su üzerinde, yer etkisinde uçmanın performans avantajlarını keşfetmek için tasarlanmıştır. Yüzeye çok yakın uçmanın operasyonel dezavantajları, yaygın uygulamaların cesaretini kırmıştır.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Notlar

bibliyografya

  • Dole, Charles Edward. Uçuş Teorisi ve Aerodinamik . Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2000. ISBN
  • Gleim, Irving. Pilot Uçuş Manevraları . Ottawa, Ontario, Kanada: Havacılık Yayınları, 1982. ISBN 0-917539-00-1.
  • Pilotun Havacılık Bilgisi Ansiklopedisi (Federal Havacılık İdaresi). New York: Skyhorse Yayıncılık, 2007. ISBN  1-60239-034-7 .

Dış bağlantılar