Aerodynamik eller Flygningens grundprinciper Ivan Hedin
m F a Newton: F = m x a
Bernoulli
Bernoulli forts.
Lyftkraft Newton: Kraft: F = m x a För varje kraft som verkar på en kropp, bildas en lika stor motriktad kraft. Bernoulli: Statiskt tryck + dynamiskt tryck = konstant
Vridande moment i vingen
Angle of Incidence
Anfallsvinkel
Vid stagnationspunkten är hastigheten noll och trycket som störst. En asymmetrisk vingprofil ger lyftkraft även om anfallsvinkeln är = 0.
(Lyftkraft) TOTAL REACTION (Resulterande kraft) (Motstånd) Resulterande kraften delas upp i: Lyftkraft, vinkelrät mot fria strömmande luften. Motstånd, parallellt med fria strömmande luften.
Lyftkraften är vinkelrät mot fria strömmande luften och motståndet är parallellt med fria strömmande luften oavsett anfallsvinkel.
Vingens buktighet (Camber)
Vingform - lyftkraft
Även en ladugårdsdörr flyger, men inte så bra.
Lyftkraftskoefficient (C L ) Max flygvikt Lägre flygvikt Anfallsvinkel
CL α
Lyftkraftsformeln L = C L X ρ V 2 X S 2 L : Lyftkraft C L : Lyftkraftskoefficient ρ : Densitet V 2 : Hastighet i kvadrat S : Vingyta (Surface)
Olika motstånd
Formmotstånd
Formmotstånd
Formmotstånd
Friktionsmotstånd
Omslagspunkt, separationspunkt och motstånd inom respektive strömningsintervall.
Friktionsmotstånd
Friktionsmotstånd
Interferensmotstånd
Inducerat motstånd
Inducerat motstånd
Inducerat motstånd
Inducerat motstånd
Åtgärder för minskat inducerat motstånd
Även vriden vingprofil minskar inducerat motstånd
Motstånd Formmotstånd Friktionsmotstånd Interferensmotstånd Vågmotstånd Inducerat motstånd 0-motstånd Totalmotstånd
Totalmotstånd
Rullmotstånd
Sidoförhållande Sidoförhållande = Spännvidd/Medelkorda
Avsmalnande vingar Tapered wings
Anfallsvinkel - fart
Stallhastighet - vikt
Stabilisatorstall
Höglyftanordningar Bakkantsklaffar (Trailing Edge Flaps) Utfällda bakkantsklaffar förskjuter lyftkraftcentrum bakåt. Ger ett nossänkande moment kring tyngdpunkten men kan mer än uppvägas av att ett ökat nedsvep träffar stabilistorn vilket ger ett noshöjande moment. Framkantsklaffar (Slats and Drooped Leading Edge Flaps)
Klaffläge - glidbanevinkel
Glidbanan oberoende av vikt
Bakkantsklaffar (Trailing edge flaps)
(Enkel klaff)
Klaff med spalt
Slats
Effekt av slat. Slat ger stor ökning av lyftkraft med liten motståndsökning. Tillför energi till vingens översida så att stallvinkeln kan ökas exempelvis från 15 till 22
Framkantsklaff ger liknande förbättring som slat och är särskilt lämplig för vingar med tunn högfartsprofil med skarp framkant. Vid höga anfallsvinklar har luften svårt att komma runt framkanten vilket leder till tidig separation.
Markeffekt
Markeffekt
Ground Effect
Vx och Vy
Cessna 172S Vx 62 knop Vy 74 knop V bästa glidtal 70 knop Vid motorstopp är tid till stall från Vy 5 s och ännu mindre vid Vx. Utfälld klaff förkortar tiden ytterligare. Sänk nosen omedelbart!!!
Tjänstetopphöjd och absolut höjd
Höjdroder
Stabilator Cessna Piper
Skevroder
Sekundär skevroderverkan
Differentialroder minskar sekundär skevroderverkan
Sidoroder
Sekundär sidoroderverkan
Aerodynamisk roderbalansering för att minska manöverkrafterna
Viktbalansering för att motverka roderfladder
Trimplåtar och trimroder Trimplåtar är endast omställbara på marken.
Fasta trimplåtar
Lättroder minskar manöverkrafter
Tungroder
Propellern Aerodynamik
Hastighetsfördelning utefter radien
Dragkraftsfördelning
Tordering nödvändig för att få konstant anfallsvinkel
Hastighetsvektorer
Anfallsvinkel och flyghastighet
Propellerverkningsgrad Propellerprofiler har liksom vingprofiler bäst verkningsgrad vid 3-4 graders anfallsvinkel.
Dragkraft
P-faktor eller P-effekt Flygplanet girar åt vänster pga. snedanblåsning av propellern i stigning. Nedåtgående bladet får större anfallsvinkel än uppåtgående.
P-faktor
Slipström Korkskruveffekt kring flygplankroppen
Motstånd vid motorstopp. En stillastående propeller ger 20 % bättre glidtal då den ger mindre motstånd än då den drar runt en motor som saknar drivkraft.
Observera att en roterande propeller är nästan osynlig. Livsfara att låta folk stiga in eller ur flygplanet med motorn igång.
Stall (överstegring) och vikning
Stall (överstegring) och vikning Stall uppstår när kritiska anfallsvinkeln överskrids oavsett vilken fart flygplanet har.
Stall (överstegring) och vikning Stall uppstår när kritiska anfallsvinkeln överskrids oavsett vilken fart flygplanet har. Vikning är den rörelse flygplanet beskriver efter stall, antingen rakt fram eller över ena vingen.
Urgång ur vikning
Urgång ur vikning Urgång rakt fram sker genom att minska anfallsvinkeln dvs. sänka nosen (minska lastfaktorn) och direkt öka motoreffekten för att minimera höjdförlusten. Viktigt med denna ordning!
Urgång ur vikning Urgång rakt fram sker genom att minska anfallsvinkeln dvs. sänka nosen (minska lastfaktorn) och direkt öka motoreffekten för att minimera höjdförlusten. Viktigt med denna ordning! Om ena vingen sjunker sänker man också nosen och neutralställer skevrodren för att sedan räta upp flygplanet när farten gått upp. Gir hävs med motsatt sidoroder. Motorpådrag efter behov. Se upp för fartöverskridande.
CL α
Avlösning med och utan motoreffekt.
Tordering av vingen för att stalla vid vingroten
Stallvarnare
Spinn Ett stabilt läge där innervingen är helt överstegrad och yttervingen delvis. I ett baktungt flygplan är det svårare, kanske omöjligt att häva en spinn beroende på att momentarmen mellan sidorodret och tyngdpunkten blir kortare.
Urgång ur spinn
1. Motorn i tomgång. Urgång ur spinn
Urgång ur spinn 1. Motorn i tomgång. 2. Fullt sidoroder motsatt rotationen. Skevrodret neutralt.
Urgång ur spinn 1. Motorn i tomgång. 2. Fullt sidoroder motsatt rotationen. Skevrodret neutralt. 3. Så snart sidorodret nått sitt ändläge skjut bestämt fram ratten tills stallen upphör.
Urgång ur spinn 1. Motorn i tomgång. 2. Fullt sidoroder motsatt rotationen. Skevrodret neutralt. 3. Så snart sidorodret nått sitt ändläge skjut bestämt fram ratten tills stallen upphör. 4. Bibehåll denna roderkombination tills rotationen upphör.
Urgång ur spinn 1. Motorn i tomgång. 2. Fullt sidoroder motsatt rotationen. Skevrodret neutralt. 3. Så snart sidorodret nått sitt ändläge skjut bestämt fram ratten tills stallen upphör. 4. Bibehåll denna roderkombination tills rotationen upphör. 5. När rotationen upphört, centrera sidorodret och gör en mjuk upptagning från dykningen.
Urgång ur spinn 1. Motorn i tomgång. 2. Fullt sidoroder motsatt rotationen. Skevrodret neutralt. 3. Så snart sidorodret nått sitt ändläge skjut bestämt fram ratten tills stallen upphör. 4. Bibehåll denna roderkombination tills rotationen upphör. 5. När rotationen upphört, centrera sidorodret och gör en mjuk upptagning från dykningen. 6. Om inget hjälper: Släpp spaken!
Dragkraftsfördelning
Planflykt Stigning Plané Sväng Kraftsamverkan
Lastfaktorn (g) Lastfaktor = Lyftkraft Massa (Flygplanvikt)
Sväng i planflykt kräver ökad lastfaktor.
Krafterna är alltid i jämvikt utom tillfälligt då man ändrar flygläge eller om flygplanet påverkas
Stallfarter Bankning (grader) Stallfart (Knop) Konditioner 0 45 Lätt lastad, flygning rakt fram. 0 50 Fullastad, flygning rakt fram. 30 54 Fullastad. Lastfaktor 1,15 45 60 Fullastad. Lastfaktor 1,41 60 70 Fullastad. Lastfaktor 2 0 80 Upptagning med 3 g
Stall sker alltid vid samma anfallsvinkel oavsett fart och flygläge.
Markeringar för stallfart gäller bara vid fullast och 1 g.
Glidande sväng Kanande sväng Ren sväng
Rekommendation Portalbudskap: Håll tillräcklig fart i förhållande till lastfaktorn och flyg rent. Gör inga snäva svängar på låg höjd vid inflygning för landning. Tillåt päronsvängar istället för att brant kurva in direkt på centrumlinjen. Inga stilpoäng delas ut! Gör absolut inga flatsvängar med sidorodret.
Stabilitet
Statisk stabilitet
Dynamisk stabilitet
Neutral längdstabilitet
Dämpad längdstabilitet
Statisk längdstabilitet (kring tväraxeln) Krafter vid vindstöt underifrån
Vridande moment i vingen
Aerodynamiskt centrum, a/c Kring a/c är vridande momentet konstant vid normala anfallsvinklar. Lyftkraften placeras i a/c vilket förenklar stabilitetsberäkningar och används vid projektering av flygplan.
Stabilitet - tyngdpunktsläge I neutralpunkten sammanfaller lyftkraft och tyngdpunkt.
Statisk marginal
Statiska marginalen påverkar längdstabiliteten. Ökad statisk marginal ökar längdstabiliteten
Baktungt flygplan
Framtungt flygplan
Statisk girstabilitet Stabilitet kring giraxeln
Rollstabilitet Stabilitet kring längdaxeln
Klaffutfällning ökar Wing Downwash. Verkar noshöjande och kräver trimning mot nos-ner läge. Motverkas av att lyftkraftcentrum förskjuts bakåt vilket verkar nossänkande. Minskat motorpådrag sänker nosen och vice versa. Om flygplanet är rätt trimmat bibehålls farten i stort sett konstant. Utfällning av landställ verkar nossänkande
T-tail
Operativa begränsningar Kritiska farter Flyglägen som bör undvikas
Markeringar för stallfart gäller bara vid max last, 1 g och tomgång.
Reduced Weight
Denna information finns också skyltad på instrumentpanelen: V A 113 KIAS at 2550 lbs (See P.O.H.)
Tillåtna lastfaktorer Normal kategori: + 3,75 g och -1,5 g Utility (begränsad avancerad flygning): +4,4 g och -1,76 g
Startprestanda
Startprestanda
Startprestanda
Flyglägen som bör undvikas
Vingspetsvirvlar blir intensivare vid låga flyghastigheter. Ju tyngre flygplan ju större intensitet.
3 min
Sporrhjul
Tp Noshjulsförsedda flygplan har tyngdpunkten framför huvudstället vilket verkar upprätande vid sned sättning på rullbanan.
Vindupphållning vid taxning Skeva mot vinden Skeva mot vinden Skeva från vinden och spaken framåt. Skeva från vinden och spaken framåt
Sidvindslandning
Sidvindslandning med C172 enligt Cessnas POH Although the crab or combination method of drift correction may be used, the wing low method gives the best control. After touchdown, hold a straight course with the stearable nose wheel and occasional braking if necessary.
Sidvindslandningar BCL-D 4.5.1.5 Start och landning får inte utföras, om sidvindskomposanten är större än den högsta tillåtna eller demonstrerade sidvind som anges i flygplanets flyghandbok. Hänsyn skall tas till vindbyar och aktuell bromsverkan. Om högsta sidvindskomposant ej finns angiven i flyghandboken skall den beräknas genom att värdet på flygplanets stallfart med vindklaffar fullt utfällda multipliceras med 0,25
Kommentar till BCL-D 4.5.1.5 Att ta hänsyn till vindbyarna menas att man räknar med deras fulla värde. Max demonstrerad sidvindskomponsant finns skyltad på instrumentbrädan. För Cessna 15 knop och Piper 17 knop.
Blandat
Blandat Dubbel hastighet ger 4 ggr högre lyftkraft.
Blandat Dubbel hastighet ger 4 ggr högre lyftkraft. 10% förändrad flygvikt förändrar stallhastigheten med 5%.
Blandat Dubbel hastighet ger 4 ggr högre lyftkraft. 10% förändrad flygvikt förändrar stallhastigheten med 5%. 10% förändrad flygvikt ger 20 % förändrad rullsträcka.
Blandat Dubbel hastighet ger 4 ggr högre lyftkraft. 10% förändrad flygvikt förändrar stallhastigheten med 5%. 10% förändrad flygvikt ger 20 % förändrad rullsträcka. Motskeva vid sidvind för att hjälpa till att säkra kurshållningen på marken.
Blandat forts. Fulla vingtankar minskar påkänningar vid vingroten. Friktion - Gränsskikt
Ligger i sväng, låg fart, nära stall. En plötslig vindby uppträder. Om spin skall undvikas skall du: 1. Skeva kraftigt emot. 2. Skeva försiktigt emot. 3. Ge sidoroder 4. Minska lastfaktorn.
Nosens rörelse under stigning.