1. Co to jest profil aerodynamiczny?
Profil aerodynamiczny (lotniczy) – obrys przekroju skrzydła samolotu, łopaty śmigła itp. w płaszczyźnie prostopadłej do osi biegnącej wzdłuż rozpiętości skrzydła (lub promienia śmigła czy wirnika). Cechą charakterystyczną profilu lotniczego jest zdolność do efektywnego wytwarzania siły nośnej pod wpływem powietrza opływającego profil (płat).
2. Jakie podstawowe wymagania ma spełniać profil aerodynamiczny?
3. Geometria profilu aerodynamicznego – elementy charakterystyczne, opis liczbowy.
Profil lotniczy charakteryzuje się następującymi bezwymiarowymi wielkościami aerodynamicznymi:
- współczynnik siły nośnej - Cz lub Cl– rząd wielkości maksimum ok. 1,4 - 1,7 (przy stosowaniu specjalnych rozwiązań maksymalny współczynnik siły nośnej może ulec zwiększeniu do ok. 3)
- współczynnik oporu – Cx lub Cd
- współczynnik momentu –Cm
Wykresy zależności tych współczynników od kąta natarcia tworzą tzw. charakterystykę profilu.
4. Definicje: cięciwa, szkieletowa, grubość profilu, strzałka profilu, środek parcia, środek aerodynamiczny, doskonałość aerodynamiczna, biegunowa.
Cięciwa – długość odcinka łączącego dwa skrajne punkty profilu lotniczego.
Linia szkieletowa profilu – linia łącząca środki okręgów wpisanych w profil lotniczy.
Strzałka ugięcia – maksymalne ugięcie linii szkieletowej od cięciwy profilu.
Środek parcia profilu – punkt leżący na przecięciu linii działania wypadkowej siły aerodynamicznej z cięciwą.
Środek aerodynamiczny profilu – punkt leżący na cięciwie, względem którego współczynnik momentu nie zależy od kąta natarcia .
Doskonałość aerodynamiczna – stosunek współczynnika siły nośnej do współczynnika oporu. Jest to wartość niemianowana. Doskonałość statku powietrznego zmienia się w zależności od jego kąta natarcia. Maksymalną doskonałość osiąga się na optymalnym kącie natarcia.
Biegunowa –
5. Klasyfikacja profili.
Ze względu na symetrię:
- symetryczne
- niesymetryczne
· płaskowypukłe
· wklęsłowypukłe
· dwuwypukłe
Ze względu na zastosowanie i cechy charakterystyczne:
- klasyczne
- laminarne
- naddźwiękowe
- nadkrytyczne
6. Profil klasyczny(geometria, cechy charakterystyczne).
Cechą wyróżniającą jest położenie maksymalnej grubości profilu w ok. 25% długości cięciwy. Za tym punktem następuje przejście warstwy laminarnej w turbulentną, co powoduje wzrost oporu tarcia. Stosowane w samolotach o niskich prędkościach przelotowych ze względu na duży współczynnik siły nośnej.
7. Profil laminarny(geometria, cechy charakterystyczne).
Maksymalna grubość znajduje się w zakresie 35-70% długości cięciwy, dzięki czemu na przeważającej długości profilu przepływ jest laminarny (ma mniejsze od turbulentnego opory tarcia). Utrzymanie laminarnej warstwy przyściennej jest możliwe tylko w niewielkim zakresie małych kątów natarcia i jest wrażliwe na odkształcenia i zabrudzenia opływanej powierzchni.
8. Rodzina 4-cyfrowych profili NACA – kod oznaczeń.
Typu NACA abcd:
a – wielkość strzałki ugięcia
b – położenie strzałki w dziesiątych częściach cięciwy
c, d – grubość względna profilu
9. Aerodynamiczny układ współrzędnych.
10. Kąt natarcia.
Kąt natarcia – jest to (umowny) kąt pomiędzy kierunkiem strugi napływającego powietrza a cięciwą powierzchni nośnej (skrzydła) lub płata wirnika. Kąt natarcia ma kluczowy wpływ na powstawanie siły nośnej działającej na skrzydło i odpowiedzialnej za unoszenie się samolotu w powietrzu.
Im mniejszy kąt natarcia, tym większa musi być prędkość opływającej strugi powietrza, by utrzymać taką samą wartość siły nośnej. Wraz ze wzrostem kąta natarcia, wzrasta siła nośna, aż do osiągnięcia pewnego punktu krytycznego. Następuje wtedy gwałtowny spadek siły nośnej, dochodzi do przeciągnięcia. Wspomniany punkt krytyczny określa się mianem kąta krytycznego.
11. Siła nośna, siła oporu i moment aerodynamiczny.
12. Mechanizm powstawania siły nośnej.
13. Mechanizm powstawania oporu: tarcia, kształtu, szczelinowego.
14. Zależności współczynnika siły nośnej i siły oporu od kąta natarcia dla profili aerodynamicznych.
15. Biegunowa profilu aerodynamicznego.
16. Warstwa przyścienna na profilu.
17. Rozkład ciśnień dla profilu dla rożnych kątów natarcia
pawelpw