Aerodynamik - Prestanda



Relevanta dokument
6.5 Effektbehov för oaccelererad planflykt

Grundläggande aerodynamik

6.12 Räckvidd och uthållighet

Flygplan Av: Mathilda & Leona

Grundläggande aerodynamik, del 2

Inlämningsuppgift 4 NUM131

Beräkningsuppgift I. Rörelseekvationer och kinematiska ekvationer

Det totala motståndet kan beräknas med hjälp av ekvation (6.13), som lyder:

FÖRSVARSHÖGSKOLAN VIKTENS INVERKAN PÅ JAKTFLYGPLANET. Kandidatuppsats. Kadett Juha Hakkarainen. Kadettkurs 98 Luftstridslinjen

1 Cirkulation och vorticitet

Aerodynamik - översikt

Elektromagnetiska fält och Maxwells ekavtioner. Mats Persson

Två typer av stabilitet: statisk och dynamisk

Svängprestanda & styrning

Prestandaberäkning för modeller

6.2 Partikelns kinetik - Tillämpningar Ledningar

Marknaden. Nu när tusentals gamla sportflygplan skall bytas ut finns det möjligheter att ta stora marknadsandelar.

Above All Sukhoi m DC Version 1.0. Instruktionsmanual Sukhoi 31

Flyglära. Vi börjar med den grundläggande delen

Enda tillåtna hjälpmedel är papper, penna, linjal och suddgummi. Skrivtid 4 h. OBS: uppgifterna skall inlämnas på separata papper.

Kapitel 3. Standardatmosfären

Grundläggande aerodynamik, del 5

Tentamen Mekanik F del 2 (FFM520)

Produktion. i samarbete med. MAO Design 2013 Jonas Waxlax, Per-Oskar Joenpelto

a), c), e) och g) är olikheter. Av dem har c) och g) sanningsvärdet 1.

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Måndagen den 27 maj, 2013

MATEMATIK 5 veckotimmar

Kurvlängd och geometri på en sfärisk yta

Inlämningsuppgift 1. 1/ Figuren visar ett energischema för Ulla som går uppför en trappa. I detta fall sker en omvandling av energi i Ullas muskler.

Tillåtna hjälpmedel: Physics Handbook, Beta, kalkylator i fickformat, samt en egenhändigt skriven A4-sida med valfritt innehåll.

En trafikmodell. Leif Arkeryd. Göteborgs Universitet. 0 x 1 x 2 x 3 x 4. Fig.1

Figur 1. Skärmbild med markerade steg i videon. Diagram och tabell som visar positionerna som funktion av tiden.

Laboration i Maskinelement

Partiklars rörelser i elektromagnetiska fält

Matematik och modeller Övningsuppgifter

Vågräta och lodräta cirkelbanor

BYGGHANDBOK GENOMFÖRANDE AV NÖDTRÄNINGSPROGRAMMET. KAP 14 Utgåva 2 Sida 1 av BYGGANVISNINGAR 1. GENOMFÖRANDE AV NÖDTRÄNINGS- PROGRAMMET

Prov med Regina 250. Christer Högström, Provledare Regina 250 Bombardier Transportation

WALLENBERGS FYSIKPRIS 2014

Diffraktion och interferens

Tentamen i Statistik, STA A10 och STA A13 (9 poäng) Onsdag 1 november 2006, Kl

Grundläggande aerodynamik, del 3

Problemet löd: Är det möjligt att på en sfär färga varje punkt på ett sådant sätt att:

Vad vi ska prata om idag:

Två gränsfall en fallstudie

REGLER FÖR KLASS F3B-T. RADIOKONTROLLERADE SEGELFLYGMODELLER FÖR HÖJDSTART. ANTAGNA

FÖRSLAG PÅ ATT ÖKA PRODUKTIONEN OCH SÄNKA ENERGI FÖRBRUKNINGEN I BANDUGNSVERKET

Reglerteknik M3, 5p. Tentamen

VINGTEORI. C L = C L 1+2/AR, C D = C D + C2 L C L och C D gäller oändligt bred vinge (2-D, AR ) L = C L A p ρu 2 /2, D = C D A p ρu 2 /2

Magnetism. Beskriver hur magneter med konstanta magnetfält, t.ex. permanentmagneter, växelverkar med varandra och med externa magnetfält.

Matematik Åk 9 Provet omfattar stickprov av det centrala innehållet i Lgr b) c) d)

Hur många serier och repetitioner klarar man av på 25 % av 1 RM i snabbstyrka?

Kandidatexamen. DIMONA Eko Flight. Författare: Ahmad Mahmoudi Yasir Al-Sayed Issa. Kurskod: SA105X Handledare: Arne Karlsson

Tentamen i FysikB IF0402 TEN2:

Överföringsfunktioner, blockscheman och analys av reglersystem

7,5 högskolepoäng. Provmoment: tentamen Ladokkod: TT081A Tentamen ges för: Högskoleingenjörer årskurs 1. Tentamensdatum: Tid:

Kunna beräkna medelantal kunder för alla köer i ett könät med återkopplingar. I denna övning kallas ett kösystem som ingår i ett könät oftast nod.

Lathund algebra och funktioner åk 9

Statistikens grunder 1 och 2, GN, 15 hp, deltid, kvällskurs

Solfångarstyrning SWP140

Lennart Carleson. KTH och Uppsala universitet

Frågorna 1 till 6 ska svaras med sant eller falskt och ger vardera 1

Text & foto: Daniel Karlsson

Projekt Norrköpings Resecentrum Buller i Butängen nya bullerregler 1 juni 2015

Tillväxt och klimatmål - ett räkneexempel

Grundläggande aerodynamik, del 6

1.1 Mätning av permittiviteten i vakuum med en skivkondensator

Mekanik FK2002m. Kraft och rörelse II

Dagens tema. Fasplan(-rum), fasporträtt, stabilitet (forts.) (ZC sid 340-1, ZC10.2) Om högre ordnings system (Tillägg)

Tentamen: Atom och Kärnfysik (1FY801)

Datorlära 3 Octave Workspace ovh mijlö Skriva text på skärmen Värdesiffror Variabler och typer Strängar Makro Vektorer

14. Potentialer och fält

Information om ämnet Militärteknik med diagnostiskt självtest av förkunskaper till blivande studerande på Stabsutbildningen (SU)

Inför provet mekanik 9A

Fysikens lagar och hur dessa påverkar en robot

Reglerteori, TSRT09. Föreläsning 4: Kalmanfiltret & det slutna systemet. Torkel Glad. Reglerteknik, ISY, Linköpings Universitet

Modul 6: Integraler och tillämpningar

8-4 Ekvationer. Namn:..

TSRT09 Reglerteori. Sammanfattning av Föreläsning 3. Sammanfattning av Föreläsning 3, forts. Sammanfattning av Föreläsning 3, forts.

Lösningar elektrisk mätteknik

Kraft och rörelse åk 6

2. För vilka värden på parametrarna α och β har det linjära systemet. som satisfierar differensekvationen

Lektion 1: Fördelningar och deskriptiv analys

Kompletterande lösningsförslag och ledningar, Matematik 3000 kurs A, kapitel 6

Elseglare med T-stabilisator

REGLERTEKNIK KTH. REGLERTEKNIK AK EL1000/EL1110/EL1120 Kortfattade lösningsförslag till tentamen , kl

Ekvationssystem - Övningar

Modellering av dynamiska spårkrafter från spårvagnar. Examensarbete utfört av Ejder Eken och Robert Friberg Presentation för Swedtrain,

TRÄNINGSINSTRUKTIONER

6. Likströmskretsar. 6.1 Elektrisk ström, I

Tentamen i termodynamik. 7,5 högskolepoäng. Namn: (Ifylles av student) Personnummer: (Ifylles av student)

Tre röda flygplan. Erica Högsborn och Fanny Collandbeck

Prov Antal uppgifter Uppgiftsnummer Rekommenderad provtid

Göteborg-Kornsjö Förslag till minskad restid

Planering av flygtrafik

Teori för vinschbehörighet

Einstein's Allmänna relativitetsteori. Einstein's komplexa Allmänna relativitetsteori förklaras så att ALLA kan förstå den

/

OBSERVERA ATT DETTA EXEMPELMATERIAL INTE MOTSVARAR ETT HELT KURSPROV I OMFATTNING OCH INNEHÅLL.

Partikeldynamik. Fjädervåg. Balansvåg. Dynamik är läran om rörelsers orsak.

Transkript:

Aerodynamik - Prestanda Syfte/mål med föreläsningarna: Förståelse för digram och ekvationer Förståelse för vad som styr design 1 Innehåll Vad ska vi gå igenom? C L /C D -polarkurva Rörelseekvationer Flygning i oaccelererad planflykt (T R, P R ) Maxhastighet Stighastighet Glidflygning Uthållighet/räckvidd Start- och landningsprestanda Stabilitet och styrning 1

Prestanda Aerodynamik: Varför ett flygplan flyger, lyftkraft, motstånd, gränsskikt, strömning, vingprofiler etc. Här: Hur hela flygplanet som fast kropp påverkas av yttre krafter Av intresse: Hur flygplanet rör sig under påverkan av dessa krafter Vilket leder oss in på prestanda! 3 Prestanda, forts. Handlar om att beräkna vad ett flygplan kan prestera Hur fort kan det flyga? Hur långt? Hur fort kan det öka i höjd? Vad har det för startsträcka? Landningssträcka? Vid prestandaberäkningar används förutbestämda/befintliga data framtagna genom beräkningar, testflygningar, vindtunneltester etc. Mycket av teorin bygger på förenklingar/approximationer ger ändå hyfsat resultat Prestanda + stabilitet och styrning = huvuddelarna i flygmekaniken (Flight dynamics) Flygegenskaper beräknas ej utan bedöms 4

Utveckling Fokker D-VII (1910-tal) C D,0 = 0,04 L/D = 8,5 V max ca 00 km/h 5 Utveckling, forts. DC-3 (1930-tal) C D,0 = 0,06 L/D = 14,7 V marsch ca 80 km/h 6 3

Utveckling, forts. Airbus A340-600 (1990-tal) C D,0 = 0,014 L/D ca 19,5 V marsch ca 900 km/h 7 6.1 C L /C D -polarkurva ( Drag polar ) C D Cl = cd + (5.58) πear Ekv. för motståndsberäkning av vingen Behöver modifieras för att gälla hela flygplanet Omdefiniering av ellipsfaktorn e så att den innefattar hela flygplanet och motståndsändringen som funktion av C L 8 4

6.1 C L /C D -polarkurva, forts. C D C D, 0 + CL πear = (6.1c) C L innefattar nu all lyftkraft som flygplanet genererar C D omfattar nu flygplanets totala motstånd C D,0 är nollmotståndet vid α L = 0 (då ingen lyftkraft genereras) 9 6.1 C L /C D -polarkurva, forts. C D C D, 0 + CL πear = (6.1c) C L är det inducerade motståndet inkl. nollmotståndet m a p πear lyftkraft e kallas nu Oswald efficiency factor (empiriskt värde som bygger på vindtunneltester, testflygningar etc.) Ekv. (6.1c) beskriver de grundläggande aerodynamiska egenskaperna för ett flygplan som vi kan använda till våra prestandaberäkningar 10 5

6.1 C L /C D -polarkurva, forts. Ekvationen ger C L /C D -polarkurvan Ger en grafisk beskrivning av flygplanets karaktäristik 11 6. Rörelseekvationer Vid flygning påverkas ett flygplan av fyra krafter: L vinkelrätt mot flygriktningen D parallellt med flygriktningen W mot jordens centrum, θ mot lyftkraften T - α T längs flygriktningen 1 6

6. Rörelseekvationer, forts. Genom att tillämpa gamle Newtons :a rörelselag på flygplanet fås för jämvikt: T cosαt D W sinθ = dv m dt V L + T sin αt W cosθ = m r c (6.7) längs med flygriktningen (6.8) tvärs flygriktningen Vi ska inledningsvis titta på statisk prestanda (utan acceleration) termerna i högerledet = 0 13 6. Rörelseekvationer, forts. Ytterligare förenklingar: Det är fråga om planflykt, ger att vinkeln θ = 0 Vinkeln α T är vanligtvis så liten att den är försumbar Vad blir kvar?! OBS: Ett flygplan kan svänga och röra sig i sidled men det bortses från vid prestandaberäkningar 14 7

6. Rörelseekvationer, forts. Kvar blir rörelseekvationerna för oaccelererad planflykt T = D L = W (6.11) (6.1) 15 6.3 Dragkraftsbehov för oaccelererad planflykt Rörelseekvationerna ger för jämvikt: Flygplanets motor måste producera en dragkraft som motsvarar det motstånd som genereras Vingarna måste producera en lyftkraft som motsvarar flygplanets tyngd Dragkraftsbehovet går att få fram genom att använda följande ekvationer 16 8

6.3 Dragkraftsbehov, forts. T = D = q L = W = q SC D SC L (6.11) (5.0) (6.1) (5.17) Genom att dividera ekvationerna fås följande: T W C C R = L D W L D = (6.16) Som anger dragkraftsbehovet vid en specifik hastighet och höjd Dragkraftsbehovet varierar med hastigheten (och höjden) 17 6.3 Dragkraftsbehov, forts. Tillvägagångssätt vid beräkning av dragkraftsbehov: Beräkna C L för ett antal olika hastigheter med ekv. CL Beräkna sedan C D enligt ekv. CD = CD,0 + π e AR W V C L = 1 ρ S Detta ger förhållandet mellan C L /C D Och dragkraftsbehovet T R kan slutligen beräknas med ekv. (6.16) Resultatet blir 18 9

6.3 Dragkraftsbehov, forts. ett sådant här diagram 19 6.3 Dragkraftsbehov, forts. En intressant observation kan nu göras Ekv. (6.16): T R är som minst då förhållandet L/D är som störst Detta kan även avläsas ur T R -kurvan Betyder att: Vid V för T R,min flyger flygplanet vid (L/D) max 0 10

6.3 Dragkraftsbehov, forts. Förhållandet L/D (och även T R ) är kopplat till α Olika punkter på kurvan motsvarar olika α 1 6.3 Dragkraftsbehov, forts. Totalmotståndet = nollmotstånd, C D,0 + inducerat motstånd, C D,i Vid hög hastighet bidrar q med den mesta lyftkraften C L (och α) är då litet Största motståndet utgörs då av C D,0 Om hastigheten (q ) minskas måste C L ökas (genom att öka α) för att lyftkraften ska bibehållas Minskad hastighet ger att C D,0 minskar däremot ökar nu C D,i Det lägsta motståndet, tillika lägsta dragkraftsbehovet, fås där C D,0 och C D,i är lika stora 11

6.3 Dragkraftsbehov, forts. Vid (L/D) max är C D,0 = C D,i 3 6.4 Tillgänglig dragkraft och maxhastighet T R styrs av flygplanets aerodynamiska förutsättningar (dvs. hur stort motstånd det genererar) och dess tyngd T A, tillgänglig dragkraft, är kopplat till flygplanets motor/motorer och anger hur stor dragkraft dessa kan producera Två typer av kraftkällor tas upp i boken och exempelsamlingen: Kolvmotor/propeller Turbojet 4 1

6.4 Tillgänglig dragkr, forts. För kombinationen kolvmotor/propeller avtar T A med ökad hastighet För turbojetmotorn är T A relativt konstant 5 6.4 Tillgänglig dragkr, forts. T A ritas in i T R -kurvan Flygplanets maximala hastighet fås där kurvorna skär varandra 6 13

Räkneexempel uppgift 6.1 Beech Queen Air W = 38 0 N S = 7,3 m AR = 7,5 e = 0,9 C D,0 = 0,03 Beräkna den dragkraft som behövs för att flyga med en hastighet av 350 km/h vid havsnivå 7 14