Aerodynamica Draagkracht. Eenparige rechtlijnige beweging Krachten zijn in evenwicht Lift = Gewicht Weerstand = Trekkracht

Transcriptie

1 Aerodynamica Draagkracht Eenparige rechtlijnige beweging Krachten zijn in evenwicht Lift = Gewicht Weerstand = Trekkracht 1

2 Aerodynamica Draagkracht Continuïteitswet: In elke doorsnede van de stromingsbuis is de doorstroming constant. V (stroomsnelheid ) x A (doorsnede) =Constant 2

3 Aerodynamica Draagkracht a) Lucht beweegt t.o.v. vliegtuig. b) Vliegtuig beweegt t.o.v. Lucht. Relatieve wind: Snelheid en richting van de lucht t.o.v. het vliegtuig (object). 3

4 Aerodynamica Draagkracht Luchtdruk P statisch Luchtdruk gemeten loodrecht op de luchtstroom. P dynamisch Luchtdruk t.g.v. de beweging van de luchtstroom, of ten gevolge van de stuw (stuwdruk, P dynamisch =½ V 2 ) P totaal = P statisch + P dynamisch Gemeten in de pitotbuis. De buis staat in de stroming zodat de druk t.g.v. de beweging van de stroming wordt gemeten. 4

5 Aerodynamica Draagkracht De wet van Bernoulli In een stromingsbuis geld; de som van alle drukken is constant. P totaal = P statisch = P dynamisch =contant 5

6 Aerodynamica Draagkracht Symmetrisch stroming = 0 Symmetrische stroming rond het profiel a = 0 Stroming aan boven en onderzijde gelijk Drukverdeling gelijk Asymmetrisch stroming > 0 asymmetrische stroming rond het profiel Luchtstroming wordt afgebogen. Lucht dat bovenlangs het profiel stroomt maakt een langere weg. Drukverdeling, bovenzijde een lage druk en een overdruk aan de onderzijde, draagkracht 6

7 Aerodynamica Draagkracht Asymmetrisch profiel = 0 asymmetrische stroming rond het profiel Luchtstroming wordt afgebogen. Lucht dat bovenlangs het profiel stroomt maakt een langere weg. Drukverdeling, bovenzijde een lage druk en een overdruk aan de onderzijde, draagkracht. Een asymmetrisch profiel geeft lift bij = 0. 7

8 Aerodynamica Draagkracht Lift-Weerstand Lift, loodrecht op de inkomende ongestoorde stroming. Weerstand, parallel met de ongestoorde stroming. Invalshoek ( ) Hoek tussen de koorde en inkomende ongestoorde stroming. 8

9 Aerodynamica Draagkracht Liftformule: 1 2 L V Cl S 2 Oppervlak van de vleugel (S); Dynamische druk (½ V 2 ); Liftcoëfficiënt C l ; Draagkracht lijn C l - curve Invalshoek ( ) Hoek tussen de koorde en inkomende ongestoorde stroming. Drukpunt Aangrijpingspunt van de resulterende luchtkracht. 9

10 Aerodynamica Draagkracht 1 st deel van de C l - lijn is lineair Overtrek bij C l max. C l max bij kritiek ca. 15 tot 18 Kritieke invalshoek 10

11 Aerodynamica Draagkracht Verband tussen Vliegsnelheid en Cl voor horizontale vlucht L 1 2 V 2 C l S Hoge snelheid, Dynamische druk (½ V 2 ) hoog. Liftcoëfficiënt C l laag. Lage snelheid, Dynamische druk (½ V 2 ) laag. Liftcoëfficiënt C l hoog. 11

12 Aerodynamica Draagkracht Vleugelbelasting, Vleugelbelasting Gewicht Vleugeloppervlak 12

13 Aerodynamica Draagkracht Drie dimensionale stroming rond een vleugel, wervels. Stroming aan bovenzijde vleugel wordt richting romp afgebogen, stroming onderzijde wordt naar buiten afgebogen. Door de onderdruk aan de bovenzijde van de vleugel ontstaat er een wervel ter plaatsen van de tip. 13

14 Aerodynamica Draagkracht Instelhoek, Langsas koorde. Standhoek, Horizontaal-langs-as Baanhoek, Horizontaal-vliegbaan 14

15 Aerodynamica Draagkracht Gemiddeldekoorde; Koorde is meestal niet over de spanwijdte constant. In dit geval spreken wij dan over gemiddelde koorde. Slankheid; Verhouding tussen spanwijdte en koorde (aspect ratio). Slankheid Spanwijdte Koorde Spanwijdte Vleugeloppervlak 2 15

16 Aerodynamica Draagkracht Verschillende vleugelvormen Recht Pijlstelling Taps Deltavleugel Elliptisch 16

17 Grenslaag De grenslaag is het deel van de luchtstroming dat door wrijving en cohesie wordt afgeremd door het oppervlak. Grenslaag is het gedeelte vanaf het oppervlak (V=0) tot het punt dat de snelheid van de ongestoorde luchtstroom heeft bereikt. Laminaire grenslaag, gelaagde beweging van de luchtstroom, parallel met het profiel. Turbulente grenslaag, naast de parallelle beweging van de luchtstroom, ook een chaotische verticale beweging (turbulent). Omslagpunt, punt waarin de laminaire grenslaag spontaan overgaat in een turbulente grenslaag. 17

18 Weerstand D 1 2 V 2 C d S Onderverdeling van weerstand Geïnduceerde weerstand Schadelijke weerstand D totaal = D geïnduceerd + D schadelijk 18

19 Geïnduceerde weerstand. Weerstand t.g.v. van lift Gevolg van het afbuigen van de luchtstroming door de vleugel. 19

20 Vleugelslankheid. Een vleugel met een hogere slankheid (hetzelfde oppervlak-s), geeft voor dezelfde lift minder afbuiging, hierdoor een lagere geïnduceerde weerstand. Snelheid. Een hogere snelheid, geeft voor dezelfde lift minder afbuiging, hierdoor een lagere geïnduceerde weerstand. 20

21 Snelheid. Een hogere snelheid, geeft voor dezelfde lift minder afbuiging, hierdoor een lagere geïnduceerde weerstand. 21

22 Grondeffect: Verkleind de down wash en ontwikkeling van tip wervels. Gevolg minder geïnduceerde weerstand. Grondeffect is merkbaar wanneer het vliegtuig minder dan een spanwijdte van de grond verwijdert is. Down wash wordt tegengehouden door de grond. 22

23 Landing: Minder weerstand, hierdoor zal het vliegtuig uitzweven. Meer liftontwikkeling van de vleugel, dus vliegtuig blijft vliegen met een lagere snelheid. Moment verandert, neus lastig. Door afname down wash op de staart. Start: Geïnduceerde weerstand neemt toe, dus meer vermogen nodig. Invalshoek met toenemen, lagere Cl bij dezelfde invalshoek. Moment verandert, staart lastig. Door toename down wash op de staart. 23

24 Winglets: Kleinere tipwervel, hierdoor verlaging van de geïnduceerde weerstand. Tiptanks hebben een gelijksoortig effect. 24

25 Schadelijke weerstand (Profielweerstand): Weerstand niet ten gevolge van lift. Vormweerstand. Wrijvingsweerstand. Interferentie weerstand Weerstand neemt toe met de snelheid D 1 2 V C S D, weerstand dichtheid, kg/m3 V, snelheid m/s C d, weerstandcoëfficiënt (dimensieloos) S, oppervlak vleugel m 2 2 d 25

26 Vormweerstand Vormweerstand wordt verminderd door het vliegtuig en onderdelen te stroomlijnen. Zoals bijvoorbeeld, de stroomlijnkappen om de wielen. Vormweerstand. 26

27 Wrijvingsweerstand De wrijving vindt plaats in de grenslaag en afhankelijk van : Ruwheid oppervlak, vuil, verzonken of niet verzonken klinknagels, etc. Type grenslaag, laminair of turbulent Grootte van het oppervlak. Weerstand neemt toe met de snelheid 27

28 Interferentie weerstand: De weerstand van de samengestelde delen, zoals romp, vleugel, landingsgestel etc., is groter dan de weerstand van de individuele delen. Door de stromingsbeïnvloeding op elkaar wordt de weerstand groter. Weerstand neemt toe met de snelheid Vloeistukken: Zorgen ervoor dat de vormen van de verschillende vliegtuigdelen in elkaar over vloeien. Hierdoor wordt de interferentie weerstand verminderd. 28

29 Lift weerstand verhouding: C l max ;maximale liftcoëfficiënt. C l /C d max ;maximaal glijgetal, maximum range. C d min ; maximum endurance. Totale weerstand: D totaal = D geïnduceerd +D schadelijk 29

30 1) Het gebruik van tiptanks of winglets zal: a) De geïnduceerde weerstand niet beïnvloeden b) De geïnduceerde weerstand vergroten c) De tipwervels vergroten d) De geïnduceerde weerstand verkleinen 2) Om te voorkomen dat de vleugeltip eerder overtrekt dan de rest van de vleugel kan de constructeur: a) De instelhoek van de vleugeltip vergroten b) De instelhoek van de vleugeltip verkleinen c) De vleugel slanker maken d) Slats aanbrengen 3) In de liftformule: 1/2 Rho V2 CL S, staat S voor: a) Liftcoëfficiënt b) Ware luchtsnelheid c) Luchtdichtheid d) Vleugeloppervlak 4) Onder de grenslaag wordt verstaan: a) Een dunne laag rond het vliegtuig waarin de snelheid van de luchtstroom verandert van 0 (nul) tot de snelheid van de vrije luchtstroom b) Een dunne laag rond het vliegtuig waarin de snelheid van de luchtstroom overal hetzelfde is c) De scheiding tussen de luchtstroom van de romp en de vleugels d) De scheiding tussen laminaire en turbulente luchtstroom 30

31 5) In een stroming (stroombuis) van niet-samendrukbare lucht is volgens de continuïteitswet: a) De som van de snelheid en doorsnede constant b) Het product van statische druk en stuwdruk constant c) Het product van snelheid en doorsnede constant d) De luchtdichtheid constant 6) Onder draagkracht (lift) wordt verstaan: a) De ontbondene van de aërodynamische krachten die loodrecht op de bewegingsrichting aangrijpt b) De ontbondene van de aërodynamische krachten die loodrecht op de langsas aangrijpt c) De aërodynamische kracht die evenwijdig aan de luchtstroom aangrijpt d) De aërodynamische kracht die op de vleugel aangrijpt 7) Indien een profiel in een luchtstroom geen lift produceert, zal er: a) Wel geïnduceerde weerstand zijn b) Geen geïnduceerde weerstand, maar wel profielweerstand zijn c) In het geheel geen weerstand zijn d) Bij een positieve instelhoek toch geïnduceerde weerstand zijn 8) Onder het grondeffect wordt verstaan: a) De lifttoename die ontstaat als het vliegtuig zeer laag (1 tot 10 meter) boven de grond vliegt b) De liftafname die ontstaat als het vliegtuig zeer laag boven de grond vliegt c) De drukopbouw die ontstaat als het vliegtuig zeer laag boven de grond vliegt d) De toename van geïnduceerde weerstand die ontstaat als het vliegtuig zeer laag boven de grond vliegt 31

32 9) Bij toename van de invalshoek, waarbij de kritieke invalshoek niet wordt overschreden, zal: a) Het drukpunt naar voren verlopen b) Het drukpunt niet van plaats veranderen c) Het drukpunt naar achteren verlopen d) Het zwaartepunt naar voren verlopen 10) Wat wordt verstaan onder een kunstmatige overtrekwaarschuwing? a) Het vliegtuig begint te schudden b) De snelheid neemt plotseling af c) De stall warning in de cockpit geeft een signaal d) De druk op het hoogteroer wordt plotseling minder 11) Onder schadelijke weerstand wordt verstaan: a) De vorm-, wrijvings- en interferentieweerstand b) De profiel- en geïnduceerde weerstand c) De vorm- en profielweerstand d) B en C zijn juist 12) De lijn die de middelpunten van alle ingeschreven cirkels van een vleugelprofiel verbindt, heet: a) Koorde b) Welvingslijn c) Profiellijn d) Kwartkoordelijn 32

33 13) De Cl-waarde van een vleugel is een functie van de: a) Snelheid b) Invalshoek c) Luchtdichtheid d) Weerstand 14) Tipwervels ontstaan bij vliegtuigen: a) Van grote afmetingen waarbij lucht bij de vleugeltip van de boven- naar de onderzijde van de vleugel stroomt b) Van kleine afmetingen waarbij de vleugeltippen t.o.v. de wortel zijn verdraaid c) Waarbij lucht aan de vleugeltip van de onder- naar de bovenzijde stroomt d) Uitsluitend bij grote invalshoeken 15) Waar is de snelheid van de luchtstroom het grootst bij een positief gewelfde vleugel a. Boven de vleugel b. Onder de vleugel c. In het stuwpunt d. Achter het stuwpunt 16) Onder een laminaire stroming verstaat men: a. Een stroming waarin de luchtdeeltjes de grenslaag doorsnijden b. Een stroming waarin de banen van de luchtdeeltjes elkaar niet kruisen c. De roterende luchtstroom om de romp als gevolg van de draaiing van de propeller d. Een luchtstroom met een gelijkmatige temperatuuropbouw 33

34 17) Bij gelijkblijvende snelheid neemt de lift van een vleugel toe bij vergroting van de invalshoek: a. Dit is juist, ook wanneer de kritieke invalshoek wordt overschreden b. Dit is niet juist c. Dit is juist, zolang de kritieke invalshoek niet wordt overschreden d. Dit is niet juist, lift neemt alleen toe bij toename van de snelheid 18) Een slanke vleugel zal in vergelijking met een korte, brede vleugel met eenzelfde oppervlak: a. Minder geïnduceerde weerstand produceren b. Meer geïnduceerde weerstand produceren c. Evenveel geïnduceerde weerstand produceren d. Helemaal geen geïnduceerde weerstand produceren 19) Onder het drukpunt wordt verstaan: a. Een punt op de vleugelkoorde waar de resulterende luchtkracht aangrijpt b. Een punt op de vleugelkoorde waar de vliegtuigmassa aangrijpt c. Een punt op de langsas van het vliegtuig waar de totale lift van het vliegtuig aangrijpt d. Een punt op de dwarsas van het vliegtuig waar het totale gewicht van het vliegtuig aangrijpt 20. De geïnduceerde weerstand is direct gevolg van: a. De onderlinge beïnvloeding van vliegtuigdelen b. De afbuiging van de luchtstroom door de vleugel c. De gladheid van het vleugeloppervlak d. a, b en c zijn juist 34

35 21) Interferentieweerstand kan worden verminderd door: a. Vermeerderen van vermogen b. Aanbrengen van vloeistukken tussen b.v. vleugel en romp c. Verhoging van de vliegsnelheid d. Verdraaiing van de vleugeltips 22) Een vliegtuig met een gewelfd vleugelprofiel kan langzamer vliegen dan eenzelfde vliegtuig met een symmetrisch vleugelprofiel omdat: a. De stroomlijnen bij een gewelfd profiel dichter bij elkaar liggen b. De stroomlijnen door een gewelfd profiel meer worden afgebogen c. Het vleugeloppervlak van een gewelfd profiel groter is d. De geïnduceerde weerstand bij een gewelfd profiel kleiner is 23) De weerstand die ontstaat ten gevolge van de liftproductie noemt men de: a. Totale weerstand b. Geïnduceerde weerstand c. Interferentie weerstand d. Schadelijke weerstand 24) Welke snelheid wordt in de liftformule bedoeld: a. IAS b. TAS c. CAS d. GS 35

36 25) Bij een asymmetrisch profiel is: a. De koorde gelijk aan de vleugeldikte b. De welvingslijn gelijk aan de vleugeldikte c. De koorde niet gelijk aan de welvingslijn d. De koorde gelijk aan de welvingslijn 26) Bij een symmetrisch profiel zal bij een invalshoek van nul graden de liftcoëfficiënt: a. Nog steeds positief zijn b. Ook nul zijn c. Altijd negatief zijn d. Positief zijn, indien het drukpunt samenvalt met het zwaartepunt 27) In de liftformule: 1/2 Rho V2 CL S, staat S voor: a. Liftcoëfficiënt b. Ware luchtsnelheid c. Luchtdichtheid d. Vleugeloppervlak 28) Onder de grenslaag wordt verstaan: a. Een dunne laag rond het vliegtuig waarin de snelheid van de luchtstroom verandert van 0 (nul) tot de snelheid van de vrije luchtstroom b. Een dunne laag rond het vliegtuig waarin de snelheid van de luchtstroom overal hetzelfde is c. De scheiding tussen de luchtstroom van de romp en de vleugels d. De scheiding tussen laminaire en turbulente luchtstroom 36

37 29) In een stroming (stroombuis) van niet-samendrukbare lucht is volgens de continuïteitswet: a. De som van de snelheid en doorsnede constant b. Het product van statische druk en stuwdruk constant c. Het product van snelheid en doorsnede constant d. De luchtdichtheid constant 30) Onder draagkracht (lift) wordt verstaan: a. De ontbondene van de aërodynamische krachten die loodrecht op de bewegingsrichting aangrijpt b. De ontbondene van de aërodynamische krachten die loodrecht op de langsas aangrijpt c. De aërodynamische kracht die evenwijdig aan de luchtstroom aangrijpt d. De aërodynamische kracht die op de vleugel aangrijpt 31) Indien een profiel in een luchtstroom geen lift produceert, zal er: a. Wel geïnduceerde weerstand zijn b. Geen geïnduceerde weerstand, maar wel profielweerstand zijn c. In het geheel geen weerstand zijn d. Bij een positieve instelhoek toch geïnduceerde weerstand zijn 32) Onder het grondeffect wordt verstaan: a. De lifttoename die ontstaat als het vliegtuig zeer laag (1 tot 10 meter) boven de grond vliegt b. De liftafname die ontstaat als het vliegtuig zeer laag boven de grond vliegt c. De drukopbouw die ontstaat als het vliegtuig zeer laag boven de grond vliegt d. De toename van geïnduceerde weerstand die ontstaat als het vliegtuig zeer laag boven de grond vliegt 37

38 33) Onder de baanhoek wordt verstaan de hoek tussen de: a) Langsas en de vliegbaan b) Vliegbaan en de horizontaal c) Koorde en de horizontaal d) Langsas en de horizontaal 34) Het grondeffect is: a) Het gevolg van een beïnvloeding van de luchtstromingen rond een vliegtuig, door het aardoppervlak b) Het gevolg van een verandering van de luchtstromingen welke de geínduceerde weerstand rond de vleugels laat toenemen c) Het negatief beïnvloeden van de luchtstromingen rond een vleugel tot aan het punt waarop de vleugel stopt met het produceren van lift d) A en B zijn juist 38