Flyvemaskiner og opdrift

Er der ikke nogen som vil hjælpe?

Det vigtige er i virkeligheden at forstå, hvorfor en flyvinge giver et "løft".

Der er flere meget indviklede termodynamiske forhold der er med til at generer et "løft", men den primære grund, er at trykket på oversiden af en flyvinge er større end trykket på undersiden af flyvingen.
Dette betyder at den resulterende kraft er opadrettet det vil altså sige løft.
Denne forskel skylde primært, at oversiden af en flyvinge er større end undersiden, hvorfor luften bevæger sig hurtigere over oversiden end undersiden (Hvis du har haft om kontinuitetsprincippet, burde du være bekendt med dette).

Tilbage til dine spørgsmål.

En flyvemaskines vinger skal dimensioneres for det første ud fra at den skal kunne bære sin egen vægt + last samtidig med at vingerne kan holde til de spændinger vingen bliver udsat for.

Jeg håber dette hjælper dig igang med din opgave?

//Sentinox

Jeg bliver nødt til at korrigere den fejlagtige opfattelse, at kontinuitetsprincippet skulle have noget med opdriften på en vinge at gøre. Senest så jeg denne vildfarelse udbredt i det populærvidenskabelige program ”Viden om” i september sidste år – netop en udsendelse med det erklærede sigte at redegøre for, hvorfor fly flyver.

I programmet sang man med på koret om, at da vejlængden langs vingeoversiden er længere end langs undersiden, så siger kontinuitetsloven (massebevarelsesloven), at så må luften bevæge sig hurtigere langs oversiden end oversiden, hvilket (ifølge Bernouilli) giver anledning til at lavere tryk langs oversiden.

Det er ikke tilfældet.

Kontinuitetsloven finder slet ikke anvendelse på helt separate massestrømme. Man kan tænke sig at man stopper den ene ende af en vandslange ned i en strømmende flod og lader vandslangen bugte og sno sig som man lyster og dernæst stikker vandslangens anden ende ned et vilkårligt sted nedstrøms i floden. Hvem tipper så på, at en given vandpakke kommer ud af den anden ende af vandslangen præcist samtidigt med at dets tidligere vandpakkenaboer (fra før vandpakken strømmede ind i vandslangen) passerer vandslangens åbning? Forhåbentligt ingen. Ingen fysisk lov forhindrer én vandpakke i at blive vilkårligt meget forsinket i forhold til en anden.

Der er grundlæggende kun én årsag til at vinger producerer opdrift, og det er angrebsvinklen. Angrebsvinklen er den vinkel vingens korde danner med den anstrømmende luft. En vinge med angrebsvinklen nul producerer intet løft. Det er angrebsvinklen der er ansvarlig for, at der dannes en lavtrykszone på visse dele af vingens overside, ikke vingens form. En ladeport vil generere løft blot angrebsvinklen er forskellig fra nul.

Nøglen til forklaringen skal søges i cirkulation. Forestil dig nævnte ladeport monteret som flyvinge med en vis angrebsvinkel. Indledningsvist i vindstille vejr. Vi tager nu en stor paddel og giver os til at padle luften rundt om vingen ved at bevæge den fra vingens forkant langs oversiden ned mod bagkanten og tilbage igen langs undersiden – rundt og rundt. Derved skabes der en luftcirkulation om vingen hvor luften over vingen bevæger sig bagud og luften under vingen fremad. Dernæst tænker vi os at det blæser op så vinden kommer ind på vingen forfra. Så vil lufthastighederne adderer på vingeoversiden, hvorimod cirkulationens fremadbevægelse langs undersiden vil udligne noget af vinden bagudrettede hastighed. Netto: højere fart over end under vingen. Og det er dette, der giver den trykfordeling, som producerer løftet. Og det er angrebsvinklen der afstedkommer cirkulationen.


Løftet er i øvrigt givet ved Kutta-Zhukovsky’s relation:

Løft = luftens fart x cirkulation x luftens densitet x vingespændvidden

Selve vingens form skyldes udelukkende strømningsmæssige forhold: luftstrømmen om en ladeport vil selv for ret små angrebsvinkler separere fra overfladen, d.v.s. den mister kontakten med vingeoverfladen. Det ændrer strømningsmønsteret så meget at løftet reduceres voldsomt og ledsages af energitab i form af øget modstand. For at imødegå dette har man fundet vingeprofiler der yder lille modstand og hvor separation ikke optræder før ved ret store angrebsvinkler (typisk 20-25 grader). Kunstflyvningsfly har fuldstændigt symmetriske vingeprofiler fordi de skal have samme flyveegenskaber under inverteret flyvning som under normal flyvning. Bemærk i øvrigt at ifølge kontinuitetslovsargumentet burde kunstflyvningsfly slet ikke kunne flyve – vejlængden er jo den samme over som under vingen => ingen hastighedsforskel => samme tryk => nul løft.

Biplaner anvendes kun på visse små kunstflyvningsfly p.g.a. deres robusthed. I alle andre tilfælde er det unødvendigt med ekstra vinger da moderne enkeltvinger sagtens kan levere den nødvendige opdrift. Desuden er to vinger mindre økonomisk da modstanden er større.

Lufthuller er nedadrettede luftstrømme der presser fly ned. De mister ikke opdriften.

Overvej nu selv hvilke konsekvenser mod- og medvind har for opdriften ved at tænke på eksperimentet ovenfor med cirkulationen om ladeporten.

/fixer

 Hej fixer
En spændende redegørelse!
Om man skal vælge den eller den "rationelle" bør ikke være en fornemmelsessag.
Derfor vil jeg gerne om du ville give nogle referencer i gængse fagbøger for din version af teorien.
Så vil jeg også kunne forsvare den over for kritikere.
Mvh
kfjeldsted
(fysiklærer)

John S. Denker - http://www.av8n.com/how/

Udmærket redegørelse/oversættelse af fixer.

Har ikke selv kunnet finde anden lignende beskrivelse (ud over referencer til John S. Denker på Wiki), men han synes at vide, hvad han taler om.