Springen naar inhoud

[aerodynamica] Pijlstand vliegtuigvleugels


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Mrtn

    Mrtn


  • >1k berichten
  • 4220 berichten
  • VIP

Geplaatst op 29 juni 2006 - 18:40

Vleugels van vliegtuigen die tegen de geluidssnelheid kruisen (zoals een jetliner met +/-mach 0,8 bijvoorbeeld), staan meestal in pijlstand (swept wing). Waarom is dat?
Klopt mijn aanname dat pijlstand alleen voorkomt bij vliegtuigen die vlak bij de gleuidssnelheid vliegen?
Of course, the theory of relativity only works if you're going west.
-Calvin-

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Bart

    Bart


  • >5k berichten
  • 7224 berichten
  • VIP

Geplaatst op 29 juni 2006 - 19:02

Dit heeft inderdaad met het langdurig vliegen in de buurt van de geluidssnelheid te maken.

Vroegere vliegtuigen die relatief langzaam vlogen (bijv DC-3 Dakota) hebben gewoon recht vleugels. Echter, naarmate je dichterbij de geluidssnelheid komt ontstaat er lokaal op de vleugel plekken waar de lucht door de geluidssnelheid heen gaat. Hierdoor ontstaan er kleine schokgolven die de luchtweerstand van het vliegtuig sterk vergroten (dit heet in het Engels 'wave drag'). Door de vleugel onder een bepaalde hoek naar achteren te zetten wordt dit effect sterk gereduceerd. Dit heeft iets te maken met de lucht die nu niet loodrecht op de vleugelrand komt, maar onder een hoek, maar de exacte details ken ik ook niet.

DC-3 met vrijwel rechte vleugels
Geplaatste afbeelding

Airbus A320, een passagierstoestel dat rond de 800 km/h gaat en een swept wing heeft van ongeveer 30 graden
Geplaatste afbeelding

Een f-15 met een hogere swept wing
Geplaatste afbeelding

Er zijn zelfs toestellen die hun de hoek van de vleugels kunnen varieren. Denk hierbij aan de Panavia Tornado (Brits / Duitse jachtbommenwerper), de Grumman F-14 Tomcat en de F-111 Raven.

Ander vliegtuigen gebruiken bijvoorbeeld het concept van een delta vleugel (Franse Mirage toestellen, Concorde etc), maar ook deze toestellen hebben de voorrand van de vleugel onder een hoek staan.
If I have seen further it is by standing on the shoulders of giants.-- Isaac Newton

#3

Mrtn

    Mrtn


  • >1k berichten
  • 4220 berichten
  • VIP

Geplaatst op 29 juni 2006 - 19:10

Echter, naarmate je dichterbij de geluidssnelheid komt ontstaat er lokaal op de vleugel plekken waar de lucht door de geluidssnelheid heen gaat. Hierdoor ontstaan er kleine schokgolven die de luchtweerstand van het vliegtuig sterk vergroten (dit heet in het Engels 'wave drag'). Door de vleugel onder een bepaalde hoek naar achteren te zetten wordt dit effect sterk gereduceerd. Dit heeft iets te maken met de lucht die nu niet loodrecht op de vleugelrand komt, maar onder een hoek, maar de exacte details ken ik ook niet.
(..)
Er zijn zelfs toestellen die hun de hoek van de vleugels kunnen varieren.

Bedankt voor je moeite, Bart.
Dit wist ik al, maar de details is waar het me om gaat. Waarom helpt het tegen lokaal supersone luchtstomingen om de vleugel onder een hoek naar achteren te zetten?
Of course, the theory of relativity only works if you're going west.
-Calvin-

#4

Bart

    Bart


  • >5k berichten
  • 7224 berichten
  • VIP

Geplaatst op 29 juni 2006 - 19:24

Het geeft niet direct antwoord op je vraag, maar een heel interessant stukje over vleugels en schokgolven: http://www.aoe.vt.ed...oTransonics.pdf

Het is wel wat aan de wetenschappelijk kant en ik had soms zelfs moeite om het goed te kunnen volgen.
If I have seen further it is by standing on the shoulders of giants.-- Isaac Newton

#5

shimmy

    shimmy


  • >1k berichten
  • 1123 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 29 juni 2006 - 20:47

Waarom helpt het tegen lokaal supersone luchtstomingen om de vleugel onder een hoek naar achteren te zetten?


Bedenk dat de airflow die verantwoordelijk is voor de lift en weerstand dat deel van de totale flow is dat in de koorde richting over de vleugel stroomt (loodrecht op de vleugel voor rand). Bij een rechte vleugel is dit dus de totale airflow. Echter bij een “sweeped” wing kan de totale airflow worden ontbonden in een deel dat staat in de koorde richting en een deel dat daar negentig graden haaks op staat (parallel aan de vleugel voor rand). Het maken van een mooi tekeningetje laat ik aan een ander, maar je ziet dat het deel van de airflow dat in de koorde richting ligt een lagere snelheid heeft t.o.v. de totale airflow met toenemende “sweep”, en dus het kritieke mach getal hoger ligt.

#6

Brinx

    Brinx


  • >1k berichten
  • 1433 berichten
  • Lorentziaan

Geplaatst op 30 juni 2006 - 09:46

Plaatje:

Geplaatste afbeelding
( http://eaa.aviationu...g_airflow_c.gif )

Het laat een vleugel van een vliegtuig zien (geel, met de lengte-as van het vliegtuig verticaal en de neus bovenaan), met daarin de totale luchtstroming over de vleugel (pijl verticaal naar onder) en de twee componenten parallel aan en haaks op de vleugelvoorrand. Te zien is dat een grotere pijlstelling leidt tot een kleinere component van de luchtstroming haaks op de vleugelvoorrand. Waarom dit handig is, heeft te maken met dit effect, weergegeven in de tweede rij plaatjes:

Geplaatste afbeelding
( http://www.centennia...Flow/TH19G6.jpg )

Daar is zichtbaar dat bij hoog-subsone snelheden de stromingssnelheid over de vleugel lokaal supersoon kan worden, en een stukje verderop plotseling afgeremd wordt in een schokgolf, doordat de lokale luchtdruk hoger wordt naarmate je verder langs de koorde van de vleugel zit. Die supersone stroming kan niet tegen die drukgradient opboksen en 'geeft het op', waardoor die schokgolf ontstaat. Achter die schokgolf heeft de lucht een relatief lage snelheid langs de vleugel (lager dan de vliegsnelheid) - en dit 'meeslepen van lucht' door de vleugel kun je zien als de indirecte bron van die extra golfweerstand: de directe oorzaak is namelijk slechts de drukverdeling en schuifspanning van langsstromende lucht op de vleugel.

#7

wannes

    wannes


  • >250 berichten
  • 368 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 02 juli 2006 - 21:35

Wat is dan het voordeel van vleugels die naar voor zijn gericht?

#8

Bart

    Bart


  • >5k berichten
  • 7224 berichten
  • VIP

Geplaatst op 03 juli 2006 - 07:54

Wat is dan het voordeel van vleugels die naar voor zijn gericht?


Beiden hebben min of meer dezelfde karakteristieken bij hoge snelheden, maar niet bij lage snelheden. Bij een forward swept wing begint de stall (dwz luchtsnelheid waarbij de lucht loslaat van de vleugel en daarom geen lift meer genereert), bij de wortel van de vleugel (dus daar waar de vleugel aan de romp is vastgemaakt). Bij een aft swept wing zal stall beginnen bij de vleugeltip.

De controle over het vliegtuig bij root stall is beter dan bij tip stall.
If I have seen further it is by standing on the shoulders of giants.-- Isaac Newton

#9

Brinx

    Brinx


  • >1k berichten
  • 1433 berichten
  • Lorentziaan

Geplaatst op 03 juli 2006 - 09:10

Bart, of de stall bij de wortel of bij de tip begint heeft toch vooral met de wrong van de vleugel te maken? Ik geloof dat de vleugels van veel moderne jets zo gebouwd zijn dat ze een kleinere invalshoek hebben aan de tip dan aan de wortel. Vandaar dat de stall doorgaans inderdaad aan de wortel begint.

Maar wellicht zijn beide technieken (wrong & forward-swept) bedoeld voor dezelfde reden. Heb je misschien een link naar wat uitleg over de aerodynamica die bij stall over forward-swept wings komt kijken?

#10

shimmy

    shimmy


  • >1k berichten
  • 1123 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 03 juli 2006 - 11:12

Het één sluit het ander niet uit. Wrong is inderdaad een veel toegepaste methode om tipstall te voorkomen.

Maar de plaats waar een vleugel als eerst overtrekt is afhankelijk van veel meer zaken. Het grootste nadeel van pijlstelling naar achteren is inderdaad dat de vleugel aan de tip wil overtrekken.

Ander nadeel is het veel geringere effect van flaps.

#11

shimmy

    shimmy


  • >1k berichten
  • 1123 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 03 juli 2006 - 11:24

Wat is dan het voordeel van vleugels die naar voor zijn gericht?


Voordeel tov kritisch machgetal is dus het zelfde. Bovendien heeft een naar voren gerichte vleugel een gunstigere overtrek eigenschap dan een sweptback vleugel. Toch zie je vrijwel alleen vliegtuigen met pijlstelling naar achteren. Dit heeft alles te maken met lage snelheids eigenschappen zoals de statische rolstabiliteit.

Stel een vliegtuig met pijlstelling naar achteren slipt naar rechts. Hij heeft dan een gunstigere aanstroming over zijn rechter vleugel want daar is de snelheid component die loodrecht op de kwartkoordelijn staat groter. Dus zowel de lift als het moment om de langas zijn groter dan bij de linker vleugel.

#12

groencontainer

    groencontainer


  • >25 berichten
  • 89 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 10 juli 2006 - 22:33

Er is nog een andere rede, misschien nog wel veel belangrijker, zeker bij hoge snelheid: Flutter!

Doordat een pijlstelling komt er een torsie op de vleugels te staan. Door deze torsie verdraaien de tippen van de vleugels. Bij een normale pijlstelling zorgt deze verdraaiing voor een stabiele beweging, bij vleugel naar voren is deze echter instabiel.
De inhoud van een pizza met straal z en dikte a =Pi*z*z*a

#13

shimmy

    shimmy


  • >1k berichten
  • 1123 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 11 juli 2006 - 20:51

Waarschijnlijk is dat inderdaad een belangrijker argument. Het rare bij deze vragen is dat een verandering aan een vleugel tegelijk zoveel positieve als negatieve gevolgen heeft, met ook weer evenzoveel oplossingen. Het is maar net wat de bouwer (of de koper van het vliegtuig) belangrijk vind. Ik noemde de statische rolstabiliteit, maar zo is het ook weer zo dat een teveel hieraan ook weer besturingsproblemen geeft.

#14

groencontainer

    groencontainer


  • >25 berichten
  • 89 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 11 juli 2006 - 21:46

Klopt, de X-29 heeft forward-swept gekregen om hem juist zoveel mogelijk instabiel te maken, zodat de wendbaarheid toeneemt. Dit brengt als moeilijkheid mee dat de besturing dus volledig fly-by-wire moet zijn. Bij de forward swept zijn ook de stall eigenschappen beter.
Bij de X-29 hebben ze overigens canards gebruikt zodat de flutter wat minder is (zwaarte punt kan wat verder naar voren door de canards). Erg cool vliegtuig zowel technisch als het uiterlijk!
De inhoud van een pizza met straal z en dikte a =Pi*z*z*a





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures