Az aerodinamikai emelőerő
Főző Attila László
2007/11/26 00:00
2641 megtekintés
A cikk már legalább egy éve nem frissült, az akkor még aktuális információk lehet, hogy mára elavultak.
Az emberek számára nagyon sok dolog magától értetődő már. Így az is, hogy a repülőgépek kontinensek között szállítják az utasokat. Az utasokban pedig fel sem vetődik a kérdés, vajon mitől is repül egy ilyen szerkezet?

A repülőgép szárnya két részre választja a levegő áramlását. Az egyik rész a szárny felső, a másik a szárny alsó felén halad, majd a kilépő él után egyesül. Jól látható az ábrán, hogy a szárny felső felén nagyobb sebességre gyorsul az áramlás, mint az alsó ív mentén, mert felül sűrűbbek az áramlási vonalak, mint alul.

A sebesség növekedése, Bernoulli törvénye értelmében nyomáscsökkenéssel jár együtt, és mivel a szárny felső részén nagyobb a nyomáscsökkenés, mint az alsó részen, a nyomáscsökkenések különbségeiből a szárny teljes felülete mentén eloszló erőhatások származnak.

Ezen erőhatások eredője az aerodinamikai felhajtóerő. Ez az erőhatás teszi lehetővé, hogy a vitorlázó repülőgép vagy a sárkányrepülő úgy mozogjon, mintha egy kis hajlásszögű lejtő mentén lefelé csúszna, és ez az erőhatás emeli ki a szárnyashajó úszótestét is a vízfelszín fölé.

Érdekes és fontos tapasztalati tény, hogy az eredő aerodinamikai felhajtóerő hatásvonala nem a szárnyszerkezet tömegközéppontján megy át (3. ábra). Ezért a felhajtóerő és a gravitációs erő erőpárt alkot, amely forgatónyomatéka folytán növeli a szárny állószögét az áramlási irányhoz képest. Ez a hatás kezdetben növeli a felhajtóerőt; de egy határ átlépésekor a felhajtóerő gyorsan csökkenni kezd, sőt lefelé irányulóvá válik. A magányos repülőgépszárny ezért repülésképtelen, mozgása a hulló falevélre emlékeztet.

Repülőképes szerkezetet kapunk azonban akkor, ha az állásszögnövelő forgatónyomatékot egy másik - megfelelően méretezett - kis segédszárnyon (a vízszintes vezérsíkon) keletkező felhajtóerőből származó ellentétes hatású forgatónyomatékkal kiegyensúlyozzuk. 

A felhajtóerő nagysága a profil íveltségétől függ. Növekvő, íveltség növekvő, csökkenő íveltség csökkenő felhajtóerőt eredményez - egyébként azonos körülmények között. A repülőgép kormányzása azon az elven alapszik, hogy változtatható íveltségűre készítik a vezérsíkokat, és a szárnyakon egymással ellentétesen működő csűrlőlapokat képeznek ki.

Motoros repülőgépeknél az előrehaladáshoz szükséges erőt a légcsavar vagy egyéb hajtómű szolgáltatja. A légcsavar olyan forgó szárny, amely a kerületi sebesség helyről helyre való változását a lapát változó állásszöge egyenlíti ki. A cél az, hogy a légcsavar teljes terjedelmében egyenletes húzóerőt fejtsen ki. A légcsavar alakjának meghatározására meglehetősen bonyolult számítási műveletek elvégzését igényli. A légcsavar alakjának kutatásában és az örvények vizsgálatában kiemelkedő eredményeket ért el a magyar származású Kármán Tódor (1861-1963), aki előbb Németországban, majd később az USA-ban végzett világhírű kutatómunkát.

Csatlakozz hozzánk!

Ajánljuk

European Schoolnet Academy Ingyenes online tanfolyamok tanároknak
School Education Gateway Ingyenes tanfolyamok és sok más tanárok számára
ENABLE pilot Program iskoláknak a bullying ellen
eBiztonság Minősítés Minősítési rendszer oktatási intézményeknek