| Informații despre articol | |||
|---|---|---|---|
| Categorie: | Teoria zborului |  |
|
| SKYbrary |  |
||
| Controlul conținutului: | SKYbrary | |
|
Descriere
Trasarea indusă este o consecință inevitabilă a portanței și este produsă de trecerea unei palete aerodinamice (de ex.ex. aripa sau planul de coadă) prin aer. Aerul care trece peste partea superioară a unei aripi tinde să curgă spre interior deoarece presiunea diminuată pe suprafața superioară este mai mică decât presiunea din afara vârfului aripii. Sub aripă, aerul curge spre exterior deoarece presiunea de sub aripă este mai mare decât cea din afara vârfului aripii. Consecința directă a acestui fapt, în ceea ce privește vârful aripii, este că există o revărsare continuă de aer în sus în jurul vârfului aripii, un fenomen numit „efect de vârf” sau „efect de capăt”. Un mod de a înțelege de ce un raport de aspect ridicat pentru o aripă este mai bun decât unul scăzut este că, în cazul unui raport de aspect ridicat, proporția de aer care se deplasează în acest mod este redusă și, prin urmare, o cantitate mai mare de aer generează portanță.
Pentru aripă în general, fluxurile de aer de deasupra și de dedesubt ale aripii curg sub un unghi unul față de celălalt când se întâlnesc de-a lungul marginii de fugă a aripii. Ele se combină pentru a forma vârtejuri care, atunci când sunt privite din spate, se rotesc în sensul acelor de ceasornic dinspre aripa stângă și în sens invers acelor de ceasornic dinspre aripa dreaptă. Tendința este ca aceste vortexuri să se deplaseze spre exterior, spre vârful aripii, și să se unească între ele. În momentul în care se ajunge la vârful aripii, s-a format un singur vortex mare de vârf de perucă care se împrăștie.
Cele mai multe dintre aceste vortexuri sunt, desigur, complet invizibile, dar, în aer foarte umed, nucleul central al unui vortex poate deveni vizibil deoarece presiunea aerului din centrul său a scăzut – și, prin urmare, s-a răcit – suficient pentru a se produce condensarea. O încărcătură mai mare a aripii într-un viraj va crește, de asemenea, rezistența – și gradul de presiune redusă – astfel încât nucleele vizibile ale vortexurilor sunt și mai probabile în timpul virajelor. Dacă te apropii de aceste vârtejuri, ele pot fi uneori și audibile!
Majoritatea aerului care curge de pe partea superioară a unei aripi – „downwash” – continuă mai mult sau mai puțin orizontal spre empenaj, deoarece este echilibrat de un upwash corespunzător în fața marginii de atac a aripii. În schimb, mișcarea ascendentă a aerului care duce la „consolidarea” vortexului la vârf se află chiar în afara vârfului, în timp ce mișcarea descendentă corespunzătoare se află chiar la extremitatea anvergurii aripii, astfel încât direcția netă a fluxului de aer care trece pe lângă aripă este descendentă. Portanța creată de aripă – care, prin definiție, se află în unghi drept față de fluxul de aer, este, prin urmare, înclinată ușor în spate și, astfel, „contribuie” la rezistența la înaintare – rezistența indusă.
Deși trebuie să existe întotdeauna cel puțin o anumită rezistență indusă, deoarece aripile au o grosime finită, proiectarea încearcă, ori de câte ori este posibil, să reducă acest flux. O suprafață necesară a aripii poate fi obținută folosind diferite raporturi între anvergura aripii și coardă (rapoarte de aspect). Cu cât raportul de aspect al aripii este mai mare, cu atât se creează mai puține perturbații ale aerului la vârf. Cu toate acestea, pentru majoritatea aeronavelor, există atât limite practice la anvergura maximă a aripii pentru manevrele la sol, cât și probleme structurale, ceea ce înseamnă că, în cele din urmă, greutatea necesară pentru a consolida în mod corespunzător o aripă lungă și subțire devine excesivă. Faptul că aeronavele transportă cea mai mare parte a combustibilului în aripi este, de asemenea, un factor de proiectare a aripilor. Raporturile de aspect tipice ale aeronavelor de transport variază între 6:1 și 10:1.
Alte modalități de reducere a rezistenței induse și a forței vortexului de vârf în proiectarea unei aripi se bazează, de asemenea, pe reducerea cantității de aer care se deplasează în sus la vârful aripii, urmărind să genereze relativ mai multă portanță departe de vârfuri. Conicitatea aripii spre vârfuri contribuie la acest lucru, la fel ca și răsucirea aripii. Boeing 767 este un exemplu de aripă răsucită. Aripa interioară este reglată la un unghi de atac (AOA) mai mare decât aripa exterioară și, prin urmare, generează proporțional mai multă portanță, în timp ce vârful, la un unghi de atac foarte mic, generează foarte puțin. Winglets (sharklets) au devenit, de asemenea, foarte populare, atât versiunile obișnuite întortocheate în sus, cât și versiunile mai vechi din seria Airbus A320, cu două direcții, de tip „wingtip fence”. Winglets bine proiectate pot preveni aproximativ 20% din scurgerea fluxului de aer la vârf – și, prin urmare, 20% din rezistența indusă.
Traspirația indusă și vârtejurile din vârful aripii aferente sunt o consecință directă a creării portanței de către aripă. Deoarece coeficientul de portanță este mare atunci când unghiul de atac este mare, rezistența indusă este invers proporțională cu pătratul vitezei, în timp ce toate celelalte rezistențe sunt direct proporționale cu pătratul vitezei. Efectul acestui fapt este că rezistența indusă este relativ lipsită de importanță la viteze mari în timpul croazierei și al coborârii, unde reprezintă probabil mai puțin de 10% din rezistența totală. În urcare, este mai importantă, reprezentând cel puțin 20% din rezistența totală. La viteze mici, imediat după decolare și în timpul ascensiunii inițiale, aceasta are o importanță maximă și poate reprezenta până la 70% din rezistența totală. În cele din urmă, atunci când se analizează puterea potențială a vârtejurilor de vârful aripilor, toată această teorie privind rezistența indusă trebuie să fie moderată de efectul greutății aeronavei. Tracțiunea indusă va crește întotdeauna odată cu greutatea aeronavei.
SKYclip
Următorul SKYclip abordează problema întâlnirii pe rută cu vârtejuri de vâlvătăială de tip Wake Vortex.
- Wake Vortex Propagation and Decay
- Wing Vortex Propagation and Decay
- Wing Tip Drag Reduction Devices
.