Inhoud blog
  • atmosfeer
  • Stromingsleer
  • Hoe vliegt een vliegtuig???
  • wat is een vliegtuig ???
    Zoeken in blog

    Beoordeel dit blog
      Zeer goed
      Goed
      Voldoende
      Nog wat bijwerken
      Nog veel werk aan
     
    Foto
    Foto
    airplane
    Flying
    03-03-2008
    Klik hier om een link te hebben waarmee u dit artikel later terug kunt lezen.Stromingsleer
    Klik op de afbeelding om de link te volgen

    Met behulp van deze stromingswetten kan men onder andere verklaren:
    -hoe draagkracht bij een vliegtuigvleugel ontstaat
    -hoe men de vliegsnelheid bepaalt
    -waarom de vorm van de luchtinlaat van een straalmotor divergerend is
    -hoe de trekkracht bij een propeller onstaat



    Lage en hoge snelheden

    Sinds de ontwikkeling van vliegtuigen, die snelheden kunnen bereiken groter dan de snelheid van het geluid, moet onderscheid gemaakt worden tussen lage en hoge snelheden.
    Hoge snelheden worden aangegeven met het getal van Mach. Het getal van Mach is genoemd naar Oostenrijkse professor van de 19e eeuw Ernst Mach. Het getal van Mach geeft geen snelheid aan, maar de verhouding tussen twee snelheden. Het getal van Mach geeft de verhouding aan tussen de werkelijke vliegsnelheden en de plaatselijke geluidsnelheid.
    Daar vliegtuigen op verschillende hoogtes vliegen, moet men van de plaatselijke geluidssnelheid spreken, doordat de geluidssnelheid afhankelijk is van de temperatuur.

    In formulevorm:      
                                                   
                                                                             Vwerkelijk 
                                                                 M=   ---------------------
                                                                             Vgeluid



    Vwerkelijk   =            werkelijke vliegsnelheid (m/s)
    Vgeluid         =            plaatselijke geluidssnelheid (m/s)
    M               =            getal van Mach (-)




    Wanneer de vliegsnelheid de geluidssnelheid nadert, treden compressie en expansieverschijnselen (verdichtingen en verdunningen) van de lucht op. Deze hebben een grote invloed op het stromingsgedrag rondom een vliegtuig.

     

    Ideale stroming

    Wanneer een vliegtuig met een bepaalde snelheid door de lucht beweegt, zullen er compressieverschijnselen optreden. Zelfs bij lage luchtsnelheden treden deze compressieverschijnsele al op. Bij stromende vloeistoffen treden deze compressie- verschijnselen nauwelijks op, doordat een vloeistof haast niet sasmendrukbaar is.

    Tot ±550 km/h kan men een luchtstroom als onsamendrukbaar beschouwen, zoals bij een vloeistof.
    Als men de lucht als onsamendrukbaar beschouwt, maakt men dus bewust een fout. Maar tot ±550 km/h is deze fout niet dan ±5%. Gaat de snelheid echter groter worden dan 550 km/h dan gaat de gemaakte fout steeds groter worden en kan men de lucht niet meer als onsamendrukbaar beschouwen.














    De tweede vereenvoudiging die men maakt is de verwaarlozing van de wrijving. Door de onderlinge snelheidsverschillen in stromende lucht zullen de luchtdeeltjes elkaar beinvloeden. Tot ±550 km/h mag men deze wrijving verwaalozen.







    onsamendrukbare, wrijvingsloze lucht wordt beschouwd zich te gedragen als een ideale vloeistof. Een ideale vloeistof is onsamendrukbaar en beweegt wrijvingsloos.

    Verder maakt het geen enkel verschil of het viegtuig zich beweegt door stilstaande lucht of omgekeerd de lucht met een even grote snelheid langs het stilstaande vliegtuig stroomt. Het effect is hetzelfde.











    Het zichtbaar maken van stromingsverschijnselen


    Doordat lucht niet zichtbaar, zijn er verschillende methoden ontwikkled om stromingsveschijnselen zichtbaar te maken.
    Hoe een luchtstroom om of op een voorwerp zich gedraagt, kan op de volgende manieren zichtbaar worden:
    -Met behulp van rook of verstoven poeder.
    Het beeld dat ontstaat geeft de stroming rondom het voorwerp weer.











    -Door een oliemengsel op het te onderzoeken oppervlak te smeren.
    Dit geeft alleen informatie over hoe de stroming zich op het oppervlak zich gedraagt.











    -Door bevestiging van draadjes op het oppervalk (tufts)
    Deze geven plaatselijk de stromingsrichting aan.












    -Door kleurstof aan een vloeistof toe te voegen.
    Deze kleurstof geeft het stormingspatroon om het voorwerp weer.










    -Met behulp van de optische methode (sliertensysteem)
    Met de optische methode kunnen plaatselijk veranderingen van de dichtheid van de lucht zichtbaar worden gemaakt. Deze methode wordt toegepast bij hoge snelheden.
    Iedereen heeft wel eens op een warme, zonnige dag boven een asfaltweg de lucht zien trillen. Doordat de dichtheid van de warme lucht boven het asfalt kleiner is, zullen de erop vallende lichtstralen worden afgebogen.
    In een luchtstorming, waarbij de snelheid die van het geluid nadert of hoger is dan de geluidssnelheid, kan plaatselijk de dichtheid van de lucht sterk veranderen. Een erop vallende lichtstraal zal daardoor dan afbuigen.
    De mate van afbuiging wordt bepaald door de dichheidsverandering en wordt via een kleurspectrum zichbaar gemaakt. Het gedeelte met toenemende dichtheid wordt door een andere kleur weergegeven, dan het gedeelte met afnemende dichtheid.














    Hulpmiddelen bij het tekenen van stromingspatronen:

    Een luchtstroom kan men zichtbaar maken met behulp van getekende stroomlijnen.

    Een stroomlijn een lijn, waarvan in elk punt de raaklijn aangeeft welke bewegingsrichting de luchtdeeltje daar op dat ogenblik hebben.









    Behalve de stromingsrichting kan men met getekende stroomlijnen ook de snelheidsverandering van een stroming aangeven.
    Wordt de doorgang kleiner, dan gaan de stroomlijnen naar elkaar toe. De snelheid neemt dan toe. Wordt de doorgang groter, dan gaan de stroomlijnen van elkaar af en neemt de snelheid af. Stroomlijnen snijden elkaar nooit.




    Stromingssoorten:

    Stromingen zijn te onderscheiden in:

    -Laminaire stromingen
    -Turbulente strmoingen



    Laminaire stroming:

    Dit is een storming, die in evenwijdige lagen is opgebouwd. Het snelheidsverschil tussen de lagen onderling is klein, zodat de deeltjes door een andere laag niet veel gestoord worden.
    Deze stroming kan men weergeven met stroomlijnen. Bij dunne vleugels zal de stroming om de vleugel langer laminair blijven dan bij dikke vleugels.







    Turblunete stroming

    Als het snelhedisverschil tussen de lagen te groot wordt treedt rotatie en daardoor werveling op. De stroming wordt dan turbulent genoemd.
    Deze stroming kan men niet weergeven met behulp van stroomlijnen. Bij dikke vleugels zal de stroming om de vleugel vrij snel turbulent worden.









    Laminaire en turbulente stromingen kunnen weer onderscheiden owrden in een:
    - stationaire stroming
    - niet starionaire stroming



    Stationaire stroming:

    Een stationaire stroming is een stroming, waarbij het stromingsbeeld per plaats niet verandert met de tijd.
    Een stationaire stroming is daarom weer te geven door middel van stroomlijnen.









    Niet-stationaire stroming:

    Bij een niet-stationaire stroming verandert het beeld met de tijd en is daardoor niet meer voor te stellen door middel van stroomlijnen.









    Stroombuizen:

    Wanneer men een willekeurige bundel stroomlijnen uit een stroming licht, vormt deze bundel een stroombuis. Er verandert daarbij niets aan de stroming.










    Een stroombuis is een buis, die ontstaat door van een bundel stroomlijnen de buistenste in gedachten te vervangen door een vaste wand.

    Afhankelijk van het stromingsbeeld, zal de stroombuis recht of gebogen zijn. Neemt de doorsnede in de stromingsrichting gezien toe, dan is dit een divergerende stroombuis en neemt de doorsnede af, dan is dit een convergerende stroombuis.









    Statische drukmeting bij een vliegtuig:

    Ondanks alle voorzorgen, is de statische drukmeting bij een vliegtuig niet geheel zuiver. Het is namelijk heel moeilijk om de statische druk op een plaats waar een ongestoorde luchtstroming heerst, te meten. De afwijking die op de meetplaats ontstaat moet exprimenteel bepaald worden.











    Eisen waaraan de statische drukopeningen moeten voldoen:
    - de statische meetopeningen moeten loodrecht op de strmoingsrichting staan
    - de statische meetopeningen moeten in de ongestoorde stroming liggen
    - de openingen moeten kleiner dan 0,5 mm zijn
    - de openingen mogen niet dichtvriezen
    - ze moeten dubbel uitgevoerd zijn in verband met het slippen van het vliegtuig



    Stuwpunt:

    Bij elk voorwerp in een luchtstroming, is aan de voorzijde een bepaald punt te vinden, waar een stroomlijn loodrecht van dat voorwerp staat en waar de stroming zich splitst. Deze stroomlijn wordt de scheidingsstroomlijn genoemd. Vanaf dit punt gezien verwijderen de stroomlijnen zich van elkaar. In dit punt komen de luchtdeeltjes tot stilstand, waarna zij sterk van richting veranderen om hun weg te vervolgen.







    Volgens Bernoulli geldt voor elk punt van een stroomlijn:

    p+ ½ r.V0 2 =  p1 + ½r. V1 2


    Omdat v1 = 0 m/s is :

    p0 + ½r . V0 2 = p1=ptot


    In punt 1 is de druk maximaal, alle snelheidsenergie is omgezet in drukenergie.
    Dit punt wordt daarom het stuwpunt genoemd.

















    Bij voorwerpen in de luchtstroming, zoals vleugels, staartvlakken en schroefbladen, zal elke doorsnede, gezien in de stromingsrichting, een stuwpunt hebben, er is dan sprake van een nauw aaneengesloten rij stuwpunten. Een stuwpunt is, wat ligging betreft, geen vast punt. De ligging wordt bepaald door de stand van het voorwerp ten opzichte van de aanstromingsrichting, de vorm van het voorwerp en de stroomsnelheid.



    Snelheidsmeting bij een vliegtuig:

    De snelheidsmeting wordt gedaan met behulp van een pitotbuis, genoemd naar de uitvinder Henry Pitot, een Franse natuurkundige uit de 18e eeuw.
    Deze pitotbuis is een gekalibreerde meetbuis, die de drukverandering doorgeeft die door de luchtsnelheid veroorzaakt wordt.











    In de pitotbuis wordt de snelheid tot nul gereduceerd, zodat in de buis de totale druk (statische druk + stuwdruk) heerst. Deze wordt vergeleken met de apart gemeten statische druk. Het drukverschil dat met behulp van de pitotbuis wordt bepaald is dan de stuwdruk (q).














    Met behulp van de manometer kan men de stuwdruk meten. De druk op de manometer is :
    links :    ps + q

    rechts: ps        -
              ----------
                        q


    Het gemeten drukverschil (stuwdruk) is afhankelijk van de luchtsnelheid en de luchtdichtheid.

                                                                                          q = Dp = ½ . r . v2








    In het vliegtuig wordt niet zoals hiervoor een vloeistofmanometer aangesloten, maar een membraanmeter (snelheidsmeter), waarvan de drukschaal vervangen wordt door een snelheidsschaal. De totale druk (ps + q) wordt in het membraan toegelaten, de statische druk ps komt rondom het membraan te staan.

















    Bij grote vliegtuigen zitten de statische drukopneningen op een andere plaats dan de pitotbuis.

    Eisen waaraan de plaats van de pitotbuis moet voldoen:
    -hij moet evewijdig aan de stromingsrichting geplaatst zijn
    -hij moet in de ongestoorde stroming geplaatst zijn
    -hij mag niet dichtvriezen


    Het onstaan van draagkracht bij een vliegtuig:

    Wanneer een vleugel in een stroming wordt geplaatst, zal de lucht boven en onder de vleugel stromen. Door toepassing van de stromingswetten kan het ontstaan van draagkrach verklaard worden.

    03-03-2008 om 00:00 geschreven door ahora mazda  

    0 1 2 3 4 5 - Gemiddelde waardering: 4/5 - (1 Stemmen)
    >> Reageer (0)
    02-03-2008
    Klik hier om een link te hebben waarmee u dit artikel later terug kunt lezen.Hoe vliegt een vliegtuig???

    Een vliegtuig, in de klassieke zin, kan vliegen dankzij zijn voorwaartse snelheid. Als de vleugel met de voorrand iets omhoog in de wind staat, ontstaat er door de beweging een reactiekracht die het vliegtuig omhoogdrukt, de zogenaamde lift of draagkracht. Deze lift compenseert het gewicht (als gevolg van de zwaartekracht) van het vliegtuig. Zolang het vliegtuig dus voldoende snelheid heeft, blijft het in de lucht. De kracht van de lift kan berekend worden met de volgende formule:

    
L = {textstyle{1 over 2}}C_l  cdot rho  cdot V^2  cdot S

    Hierin is:

    L = Liftkracht [N]
    V = snelheid [m s-1] van de lucht ten opzichte van het vliegtuig.
    ρ = dichtheid [kg m-3] van de lucht.
    S = Oppervlakte van de vleugel.
    Cl = Liftcoëfficient.

    De liftcoëfficiënt hangt af van zowel de eigenschappen van het vleugelprofiel, als van de invalshoek. Ook hoe groter de invalshoek, hoe groter de liftkracht en, zie formule, hoe groter het vleugeloppervlak of de snelheid is, hoe groter de lift is. Als nu een vliegtuig gaat landen, moet het langzamer gaan vliegen. Daardoor neemt de liftkracht sterk af (2 x zo langzaam, 4 keer minder lift, want kwadraat!), terwijl het gewicht vrijwel gelijk blijft. Een beetje minder lift is gewenst omdat het vliegtuig naar beneden moet, maar om te voorkomen dat het vliegtuig neerstort, moet de lift ondanks de lagere snelheid toch ongeveer gelijk blijven. Dit kan op twee manieren: de invalshoek vergroten door met de neus iets omhoog rechtuit te vliegen, of door de vleugelvorm sterker te krommen.

    Het is daarom dat een vliegtuig voor het landen eerst langzaam vliegend met de neus omhoog komt aangevlogen. Om nog langzamer te kunnen vliegen steekt hij zijn welvingskleppen (Eng. flaps) uit waardoor het vleugeloppervlak krommer en groter wordt en dus de liftcoëfficiënt weer toeneemt. Zo behoudt het vliegtuig bij dalende snelheid een liftkracht die gelijk is aan zijn gewicht. De schuine stand en de welvingskleppen zorgen wel voor veel meer luchtweerstand. Deze moet gecompenseerd worden met een hogere stuwkracht van de motor. Hoe langzamer het vliegtuig vliegt, hoe boller en schuiner de vleugel moet staan, hoe meer vliegweerstand er is en hoe harder de motor moet draaien (in tegenstelling tot rijden, dat kost minder energie naarmate de snelheid lager is).

    Daar ook de luchtdichtheid een rol speelt, heeft dit invloed op het opstijgen en landen op een hoogvlakte of bij hitte, en op de lengte van de start en landingsbaan. Op grote hoogte of bij grote hitte is de lucht veel ijler en heeft het vliegtuig een veel langere startbaan nodig om zo snel te kunnen rijden dat de liftkracht groter is dan het gewicht. Bij voldoende snelheid brengt de piloot met het staartvlak de neus omhoog waardoor met de hoek ook de lift op de vleugel toeneemt. Die enorme lifttoename is nodig om het gigantische gewicht van het vliegtuig omhoog te krijgen.

     Laminair en turbulent

    De stroming langs een vleugel(-profiel) zal in eerste instantie laminair zijn. Daarbij stroomt de lucht keurig in laagjes langs het vleugeloppervlak. Hoe dichter op de vleugel, hoe langzamer (gemeten vanaf de vleugel) de lucht in het laagje beweegt. Deze vorm van stroming levert de kleinste profielweerstand op. Om met minimale weerstand te kunnen vliegen en dus grote afstanden af te kunnen leggen hebben bijvoorbeeld zweefvliegtuigen een zogenaamd laminair profiel.

    Laminaire stroming slaat om in een turbulente stroming naarmate hij verder over de vleugel gaat. Turbulente stroming is een stroming waarbij de deeltjes gemiddeld wel dezelfde kant op gaan, maar ook in alle mogelijke richtingen bewegen. Bij turbulente stroming is de weerstand veel groter dan bij laminaire stroming, omdat bij turbulentie de lucht wild mengt en op die manier, vanaf de grond gemeten, veel meer stilstaande luchtdeeltjes op de bewegende vleugel laat botsen dan bij laminaire stroming. Deze remmen dus de vleugel sterker af. Echter heeft turbulente stroming het voordeel dat het later van de vleugel zal loslaten (zie hieronder voor loslating). Daarom hebben moderne verkeersvliegtuigen vaak kleine, enkele centimeters grote, 'spoilers' op hun vleugels. Deze maken de laminaire stroming op een gewenst punt turbulent zodat er uiteindelijk minder stuwkracht nodig is voor eenzelfde snelheid/lift.

    Uiteraard is een laminaire stroming die later loslaat nog gewenster; dit kan onder andere worden bereikt met zogenaamde grenslaagafzuiging. De laag lucht het dichtst bij de vleugel is de grenslaag. Als deze laag van binnen uit de vleugel weggezogen wordt op het punt dat deze turbulent wil worden, is het mogelijk de gehele stroming langer laminair te houden. Er kan hiermee bij zweefvliegtuigen een verdubbeling van de prestaties worden bereikt. Dit is al enkele tientallen jaren geleden bedacht, maar de techniek is nog niet toepasbaar door technische moeilijkheden.

    Het al dan niet hebben van een turbulente stroming rond een vleugel heeft niets te maken met wat in de volksmond turbulentie wordt genoemd. Dit is namelijk het vliegen door instabiele en dus turbulente lucht en is een meteorologisch verschijnsel.

    Vooral bij relatief lage snelheden en hoge invalshoeken (de hoek tussen het profiel en de luchtstroom) kan een stroming op een zeker moment niet langer het profiel volgen. De stroming laat dan los wat resulteert in een kolkende stroming boven/achter de schuinstaande vleugel. De kolkende stroming verlaagt de stroomsnelheid over de vleugel en verlaagt zo de onderdruk boven de vleugel. De vleugel verliest dus lift. We spreken in zo'n geval van een overtrokken vleugel. Een overtrokken vleugel geeft nauwelijks nog lift en veroorzaakt relatief grote weerstand. Een vliegtuig dat overtrokken raakt zal veel snelheid en hoogte verliezen. Met spreekt dan van een overtrokken vlucht of in het Engels stall. Meestal overtrekt één vleugel iets eerder dan de andere en dan valt die vleugel als eerste weg en kan het vliegtuig in een tolvlucht geraken. Na een overtrek kan in de duikvlucht snelheid worden opgepikt om een normale vlucht te kunnen voortzetten. Onder normale omstandigheden en bij voldoende hoogte hoeft het overtrekken geen probleem op te leveren. Als het vliegtuig echter te ver doorslaat in deze overtrekking komt het in een zogenaamde 'diepe overtrekking' (Eng. deep stall), te zien op de afbeelding hiernaast. In deze situatie zit het stabilo, en daarmee ook het hoogteroer, in het turbulente zog van de hoofdvleugel en zal daarom geen lift geven. Omdat het roer geen lift geeft, kan de piloot het ook niet meer gebruiken om weer recht te vliegen en kan het vliegtuig dus onbestuurbaar worden. Vooral vliegtuigen met een zogenaamde T-staart, zoals op deze afbeelding, hebben hier last van.

    Belangrijk om te beseffen is dat een licht turbulente, maar niet losgelaten stroming minder snel loslaat dan een keurige laminaire stroming. Daarom zijn de meeste vliegtuigvleugels voorzien van zogenaamde turbulente profielen of van verstoorders (Eng. vortex generators), die een turbulente stroming veroorzaken. Dit zijn de kleine vinnetjes die men meestal bovenvoor op de vleugel ziet zitten. Hierdoor wordt het moment waarop het vliegtuig overtrekt uitgesteld.

    Een andere voorziening is een kleinere invalshoek van het stabilo waardoor deze niet als eerste overtrekt en het vliegtuig in een voorwaartse duik omlaag duwt. Hierdoor is tevens een stabiele vlucht mogelijk. Bij een vliegtuig zonder dragende vleugels die voldoende lift leveren zoals bij de Starfighter ligt dat anders.

    De overtreksnelheid is voor elk vliegtuig anders en wordt mede beïnvloed door de lading, de verdeling van de lading en de conditie van de vleugels (bijvoorbeeld ijsafzetting).

    02-03-2008 om 13:39 geschreven door ahora mazda  

    0 1 2 3 4 5 - Gemiddelde waardering: 4/5 - (6 Stemmen)
    >> Reageer (0)
    01-03-2008
    Klik hier om een link te hebben waarmee u dit artikel later terug kunt lezen.wat is een vliegtuig ???

    Een vliegtuig is een luchtvaartuig dat zwaarder is dan lucht en in staat is een gecontroleerde vlucht te maken. Het maakt hierbij gebruik maakt van de opwaartse kracht, lift genoemd, veroorzaakt door de lucht die met een zekere snelheid over het speciale profiel van de romp en vleugeloppervlak stroomt. !:

    01-03-2008 om 00:57 geschreven door ahora mazda  

    0 1 2 3 4 5 - Gemiddelde waardering: 1/5 - (1 Stemmen)
    >> Reageer (0)


    Archief per week
  • 03/03-09/03 2008
  • 25/02-02/03 2008

    E-mail mij

    Druk op onderstaande knop om mij te e-mailen.


    Gastenboek

    Druk op onderstaande knop om een berichtje achter te laten in mijn gastenboek


    Blog als favoriet !


    Blog tegen de wet? Klik hier.
    Gratis blog op http://www.bloggen.be - Bloggen.be, eenvoudig, gratis en snel jouw eigen blog!