5. SISTEME AERODINAMICE COMPLEXE 5.1.Profile aerodinamice, forţa de portanţă şi forţa de rezistenţă Un profil aerodinamic este un contur de forma alungită în direcţia curentului, rotunjit în faţă şi având un vârf în spate (fig. 5.1). Profilul aerodinamic reprezint ă conturu l care rezultă din secţiunea transve rsală a unei aripi de avion, a unei palete de turbină, a unei palate de compresor sau ventilator axial etc. Elementele geometrice de bază ale aripilor cu profile aerodinamice sunt: - extra dosul ş i i ntr ados ul profilului; - bord ul de atac ş i bo rd ul de fug ă ; - scheletul ş i co ar da pr of ilul ui ; - unghiul de atac; - anvergu ra ş i su pra faţ a p or tan t ă a ari pi i. Fig. 5.1. Schema aripii cu profil aerodinamic. Partea pr of ilului cu curb ur a mai mare se nume ş te extrados (în gen er al reprezintă partea superioară), iar partea profilului cu curbura mai mică –intrados (de obicei – partea inferioară).
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Bordul de atac este zona din jurul punctului A, care vine prima în contact cu
curentul.
Bordul de fugă – zona din jurul punctului B unde se termină profilul
aerodinamic.
Linia mijlocie sau scheletul profilului este curba AB, care corespunde cu linia
medie a grosimilor.
Coarda profilului este segmentul de dreaptă h, care uneşte bordul de atac cu
bordul de fugă (adică punctele A şi B).
Unghiul de atac sau de incidenţă este unghiul α dintre coarda profilului şi
direcţia vitezei curentului neperturbat V ∞. Reprezintă un parametru important carecreează forţa de portanţă aerodinamică.
Anvergura aripii L sau lungimea aripii reprezintă dimensiunea aripii în direcţie
perpendiculară pe planul profilului.
Suprafaţa portantă este produsul dintre coarda h şi anvergura profilului L,
LhS ×=
Datorită formei geometrice (sau incidenţei) pe extradosul profilului vitezele decurgere a curentului sunt mai mari decât la intradosul. Asimetria vitezelor, conform
relaţiei Bernoulli, conduce la asimetrie în repartizarea presiunii pe suprafaţa
profilului.
Pe partea inferioară a profilului (intrados) presiunea va fi mai mare decât pe
partea superioară (extrados). Prin urmare apare forţa aerodinamică R (fig. 5.2) care
poate fi descompusă în direcţia verticală şi orizontală.
Componenta verticală poartă denumirea de forţa de portantă şi se notează R z,
componenta orizontală R x se numeşte forţa de rezistenţă aerodinamică sau forţa de
În aerodinamică forţele de portanţă şi de rezistenţă se determină prin relaţiispecifice, care reprezintă produsul dintre sarcina cinetică, suprafaţa portantă şi
coeficienţii aerodinamici. Astfel forţa de portanţă:
2
2∞⋅
⋅⋅=υ ρ
S C R z z (5.1)
Iar forţa de rezistenţă aerodinamică:
2
2∞⋅
⋅⋅=υ ρ
S C R x x (5.2)în care: υ∞ este viteza la infinit a curentului neperturbat;
S – suprafaţa portantă a profilului, LhS ⋅= ;
ρ - densitatea fluxului;
C z , C x – coeficienţii de portanţa, respectiv de rezistenţa care sunt mărimi
adimensionale.
Valoarea coeficienţilor de portanţa şi de rezistenţă se obţine pe calea
experimentală, într-un tunel aerodinamic, reieşind din distribuţia presiunii pe
suprafaţa profilului. Tunelul aerodinamic reprezintă un canal cu circuit închis sau
deschis echipat cu un ventilator puternic, necesar pentru crearea curentului cu viteza
necesară. Canalul are o fereastră prin care se introduce profilul-model.
Fig. 5.6. Structura curgerii supersonice în jurul profilului rombicsituat sub unghiul de incidenţă α
În acest caz profilul de forma rombică are incidenţa pozitivă, aşa cum este
redată în desen (fig. 6.6). La extrados apar, în punctele A şi C, undele de expansiuneω1 şi ω2, iar în punctul B – o unda de şoc oblică, după care direcţia curentului revine
aproximativ la direcţia iniţială. La intrados apare în punctul A o unda de şoc σ 1,
urmată de două unde de expansiune ω3 şi ω4 în punctele D şi B .
Cunoscând numerele Mach şi presiunile după undele de şoc şi de expansiune
din zonele AD, DB, AC , CB se pot calcula portanţa şi rezistenţa de undă, precum şi
momentul faţă de un punct caracteristic, de exemplu faţă de bordul de atac (punctul
A). Acesta este necesar pentru calculul axei de rotire, dacă profilul se utilizează ca
element de dirijare.
Procedeul poate fi extins şi pentru un profil aerodinamic lenticular (fig. 5.7), pe
care îl înlocuim cu un profil format dintr-un număr finit de segmente drepte şi
determinăm repartizarea presiunilor sau coeficienţilor aerodinamici C px şi C pz.