Formatie vliegen
-
Hey Bram,
Zou je me de bron kunnen aangeven waar je dit vandaan heb? Volgens klopt het niet helemaal, maar ik denk dat het afhankelijk is hoe je de richting van lift en drag definieert....
Hier wat opmerkingen op je vragen:
[quote]The rotation of the direction of the incoming air also rotates the drag and lift vector of the wing, which respectively are perpendicular and parallel to the direction vector of the incoming air of the wing. Since both the drag and lift vector are rotated a new system of forces emerges which has the effect that if the forces are decompesed in the direction perpendicular and parallel to the flight direction the induced drag is decreased in size. A side effect is that due to this rotation the lift has decreased slightly.???? Waarom????[/quote]
Ik heb net een interessant artikel gevonden waar ze de basis van het formatie vliegen volgens mij voldoende begrijpelijk uitleggen. Als je naar pagina 3 gaat, zie je het diagram waar ze het effect toelichten. De geïnduceerde snelheid w is een component in verticale richting die er voor zorgt dat de snelheidsvector kantelt en toeneemt, zie plaatje links. Als je de vleugelhoek (pitch) laat staan, dus dat de vleugel ten opzichte van de aarde (nog) zijn oriëntatie behoudt, dan zie je dat de invalshoek en windsnelheid is veranderd. Vanuit een aërodynamisch oogpunt, zijn lift en drag per definitie parallel en loodrecht op de snelheidsvector. Daarom kantelen deze naar voren zoals beschreven in het rechter diagram. Ik heb zelf ook een plaat gemaakt: link. Ik noem de nieuwe lift en drag L' en D'. Nu komt de clue: omdat je nog steeds horizontaal wil vliegen, wil je de L' en D' weer ontbinden en in vliegrichting uitlijnen. In mijn plaat zijn dat Lv', Lh' en Dv' en Dh'. Als je hier naar kijkt zie je inderdaad dat Lh' kleiner is dan L. (de antwoord op jouw waarom vraag). Maar hier komt de clue: De nieuwe L bestaat uit de verticale component van L' en D' en de nieuwe D bestaat uit de horizontale component van de twee. Bij elkaar opgeteld krijg je een kleinere D en een grotere L. Dit heb ik ook voor je berekend, zie deze plaat: link. Ik heb de small angle approximation toegepast. Dit is een methode waarbij je van sinus en cosinus probeert af te komen. Dat mag bij kleine hoeken.
[quote]Als ik het goed heb dan is vooral de grotere snelheid van de lucht van belang voor de Drag-reduction en extra lift en niet zozeer de "Gratis" vergrootte Angle of attack. Ik vroeg me af of dit klopt en of dit van invloed is op de opstelling die wij besproken hadden. Ook heb ik ergens halverwege wat vraagtekens en Waarom getypt na een bepaalde zin. Ik snap niet waarom de liftvector kleiner wordt als de lift-vector veranderd.[/quote]
Dit zou nu ook duidelijk moeten zijn.[quote]In Anderson staat dat de lift-coëfficiënt niet alleen afhankelijk is van de AoA maar ook van Reynolds number en het Machnumber. Ik vroeg me af wat deze laatste twee waren en of ze van invloed zijn op een eventuele vergroting van de snelheid van de aanstromende luchtstroom.[/quote]
Dat klopt. Het Mach nummer geeft de snelheid ten opzichte van de geluidssnelheid aan. Aangezien je niet in Temperatuur of dichtheid gaat variëren, is daar geen verandering in. Ook is dat pas van belang bij 300 km/h en meer, dus voor jou ook niet echt relevant.
Het reynolds getal is inderdaad wel belangrijk, dit getal relateert de stroperigheid van de stroming aan de dimensies van windtunnel en test object. Ik zou me hier een klein beetje in verdiepen, maar ik zou er niet te diep op in gaan. Waar het op neer komt is dat het Reynolds getal effect heeft op loslating, daarnaast heb je dit getal nodig om je test opstelling zo te bouwen dat je de krachten op het model gelijk kan maken aan de krachten van een echt vliegtuig. Maar dit heb je in jouw geval niet echt nodig om mee te rekenen...Is het iets duidelijker geworden? Groet, Hubert
-
Hoi Bram,
Ik heb het diagram en de herleiding naar de site geüpload, nu zouden de linkjes in mijn post het moeten doen. Laat me weten of je er wat aan hebt en of je het begrijpt.
Oh ja en over je bron; ik denk zeker dat hij nuttig is, maar vroeg me af of je online versie hebt waar ik naar kan kijken. (dan weet ik de achtergrond van je vragen)
Groeten,
Hubert
-
Beste Hubert,
Bedankt voor alle informatie!
De bron waar ik die informatie uit heb gevonden komt uit dat prijswinnende onderzoek van de TU Delft van een paar jaar geleden. Het leek me dat dat een betrouwbare bron was.
Ik denk dat ik veel heb aan je uitleg maar de links in het bericht verwijzen naar dropbox maar daar staat dat er niks in staat. Deleted or moved.Nogmaals bedankt,
Bram
-
Hoi Bram!
Dank, ik heb hem ontvangen. Laat maar weten als je nog meer vragen wat betreft de theorie. Groet, Hubert
-
Beste Hubert,
Het is een pdf bestand ik zal hem even mailen!
Bram
-
Beste Hubert,
Ik had nog een paar vraagjes verder kom ik er uit:
Klopt het dat je er in je berekening van uit gaat dat de AoA 0 graden is?
Hoe ben je precies op een delta-alfa van 5 graden gekomen of heb je die gewoon bedacht?
Groeten
Bram -
Beste Hubert,
Bedankt voor alle info!
Ik had nog een andere, algemene vraag.
Over lift doen een hoop verhalen de ronde op internet. Ik weet onderhand via Anderson en die site die je me gestuurd hebt dat de lucht versneld wordt aan de bovenkant van de vleugel (en niet omdat de bovenkant langer is) enz. Maar ik vroeg me af of de verhalen dat de lucht naar beneden wordt geleid en dat via de derde wet van Newton zo een deel van de lift gecreëerd wordt (actie is -reactie). In Anderson en die site http://www.av8n.com wordt dit principe niet gebruikt en wordt alleen het concept van bernoullie erbij gehaald.
Ook vroeg ik me af hoe in het model dat in Anderson besproken wordt de invloed van de AoA verwerkt wordt. Is het dan zo dat dan het obstacle effect groter is en dat de lucht dus door een nog smallere luchtstroom moet waardoor het een grotere snelheid moet hebben?Ik hoop dat ik mijn vragen duidelijk gesteld heb.
Groeten,
Bram
-
Hey Bram,
Nee, de AoA heeft in dit geval geen invloed op de berekening. De richting van lift en drag onstaan door dat je de resulterende kracht r in vliegrichting ontbindt. In het geval zonder formatie vliegen is w=0 en heb je dus alleen de horizontale 'wind'. Als je goed naar de tekening kijkt zie je dat je profiel wel al een invalshoek heeft ten opzichte van de vliegrichting. Die is in dit geval alfa en heeft dus wel een waarde. Bij stap twee waar je naar de nieuwe situatie kijkt, is de resultante met een waarde delta alfa naar voren gaan kiepen. Dat wil zeggen dat alfa in eerste instantie nul was. Alfa komt uiteindelijk wel degelijk terug in de vergelijkingen, alleen 'zit' deze in L.
L wordt namelijk gedefinieerd als L = 1/2 * rho * v^2 * Cl * S. Tijdens de workshop hebben we gezien dat Cl afhankelijk is van Cl, dus eigenlijk is Cl een functie val alfa. Maar het belangrijkste hier is dat je L niet perse wil berekenen, want je wil eigenlijk alleen kijken of een richtingsverandering van de wind (dus dat w een waarde krijgt) invloed heeft op L, dus je bent op zoek naar een verandering. Bijvoorbeeld of L nou 200 N is of 400 N maakt in die zin niet zo veel uit. Je wil kijken of L in de nieuwe situatie is toegenomen of afgenomen en je bent benieuwd of je dit kan kwantificeren. Met da aannames die ik heb gemaakt (small angle approximatief) kun je een relatie vinden tussen nieuwe en oude L, namelijk hebben we dat gedaan met trigonometrie (stap 3). Daar hebben we alle krachten weer opnieuw ontbonden. In stap 4 hebben we het verschil kunnen herleiden en daar zie je dat delta alfa een effect heeft op lift en drag.
Om een lang verhaal kort te maken: Alfa kan nul zijn, maar dat hoeft niet (ook bij nul graden alfa kan een profiel al lift creëren).
Over je tweede vraag: Dat had ik gewoon bedacht. In de natuurkunde probeer je meestal alles te herleiden met formules (dus alles alfa-numerisch, oftewel met letters) en aan het einde vul je getallen in om een indruk te krijgen om 'hoeveel' het gaat. Eigenlijk had ik dus L en D en alle andere variabelen ook een waarde moeten geven, maar dat heb ik dus niet gedaan. Dus het geven van een waarde in dit geval was eigenlijk een beetje nutteloos.
Groet, Hubert
-
Bedankt Hubert,
Ik heb mijn PWS af en veel geleerd van je workshop en aanvullingen op het forum!
Groeten,
Bram -
Hoi Bram,
Wat je eerste vraag betreft: Het principe van Bernoulli is eigenlijk een redelijke begrijpelijke manier om het lift effect uit te leggen. Je moet het zien als een model. Modellen zijn gemaakt om de werkelijkheid te versimpelen zodat je er mee kunt werken. Om de werkelijkheid te versimpelen moet je aannames maken. Bij Bernoulli is een van de aannames dat de lucht bij de staart van het profiel tegelijkertijd bij elkaar komt, dat is niet helemaal waar, de lucht aan de bovenkant wordt een klein beetje vertraagd.
Een nauwkeuriger model is inderdaad het principe van de derde wet van Newton. Het probleem daarbij is alleen dat je er niet mee kunt rekenen. Je moet namelijk het verticale moment van lucht veroorzaakt door het profiel zien te extraheren. Met wat calculus en wat CFD (computational fluid dynamics) programma's lukt dat wel. Dit is alleen op jouw niveau uitdagend. Als je interesse en tijd hebt zou je wel eens naar het programma x-foil kunnen kijken.
Wat de website betreft, lees toch hoofdstuk 3 nog even door, daar wordt het volgens mij wel goed uitgelegd.
Over je tweede vraag; zou je de pagina willen refereren, dan kan ik er zelf ook even naar kijken.
Cheers, Hubert
-
Hey Bram!
Gefeliciteerd, vond het leuk je te helpen! Cool ook om te zien dat je niet bang bent voor theorie! Ik ben trouwens benieuwd naar het eindresultaat, dus als je't leuk vindt mag je het PWS graag naar me mailen. Succes met de examens. Groet, Hubert
