איך המטוס ממריא?

[ny22]

איך המטוס ממריא?

אני יודע שזה משהו בשזנב שמאחורה שהטייס משנה ואז המטוס נכנס לזוית. למישהו יש הסבר יותר מפורט? תודה רבה!

 

[srami]

שאלת מיליון הדולר...

נשאלה פעם גם ע"י קברניט של 747 של אל על, 450 נוסעים, 150 טון דלק, 400 טון משקל כולל, ביום חם, בהאצה על מסלול 26 בדרך לניו-יורק...

 

[vitamin P]

חחח מה?../images/Emo6.gif

 

[ביקורת הגבולות]

הסבר מפורט

הטייס גם צריך לבקש מכולם לחגור חגורות, בלי זה הוא לא ממריא... אבל הסבר באמת מפורט תמצא בקישור.

 

[srami]

סוף סוף הסבר לעילוי

ששם את ברנולי במקומו הנכון (והשגוי) ומכניס את ניוטון לתמונה

 

[ביקורת הגבולות]

לגבי ברנולי

מאז שהייתי ילד ונתקלתי לראשונה בהסבר העלוי על פי ברנולי, הפריעה לי העובדה שסתם קרטון נותן עילוי אם אני שם אותו בזוית נכונה מול הרוח, וזאת מבלי שיהיה לו פרופיל מתוחכם. בעוד שעילוי של כנף של טיסן שהחזקתי מאוזנת מול הרוח לא ממש נתנה עילוי חזק. ואם ילד (וזה לא שהייתי כזה גאון, סתם חוש טכני) שם לב לזה, איך המיתוס הזה החזיק מעמד כל כך הרבה זמן?

 

[B752Captain]

אתם לא צודקים!

האמת היא שילוב של חוק ברנולי וחוק ניוטון. ברנולי מתחשב בזווית ההתקפה. ומסביר את הגרר(המושרה והטפיל) ואת העילוי. לגבי איך המטוס ממריא: הטייס מעלה את ה elevator המיתר של כנף הזנב גדלה וכך נוצר מומנט על הזנב כלפי מטה(שילוב של ברנולי-ניוטון) וכך המטוס מעלה את האף כאשר האף עולה עולה זווית ההתקפה של המטוס, העילוי גדל (גם כאן חוק ברנולי נכנס לפעולה) והמטוס ממריא אל-על. כיוון שמהירות ההמראה נמוכה יחסית לטיסת שיוט הטייס מוריד מדפים(במטוס פוקר 100 הטייס אינו מוריד מדפים אבל זה די יוצא מן הכלל- כמובן שהכל תלוי מה משקל המטוס בעת ההמראה) לפני ההמראה ומגדיל את המיתר של הכנף(פרופיל הכנף) כאשר המטוס צבר מהירות גבוהה מספיק הטייס מכניס חזרה את המדפים. לקראת הנחיתה המדפים מונמכים בהדרגה עד לזווית מקסימלית-40 מעלות בבואינג 744. חוק ברנולי: L=Ro*S*CL*(V^2)/2 כאשר L עילוי , Ro-צפיפות האוויר, S-שטח הכנף, V-מהירות והכי חשוב: CL-מקדם עילוי שהינו פונקציה של זווית התקפה ותכונות הפרופיל! זה שסובבת חתיכת קרטון מול הרוח והיה עילוי זה בגלל זווית התקפה שהייתה לו. לגבי כנף של טיסן שהחזקת מול הרוח: שני אפשרויות: או שהיא הייתה יחסית כבדה ולא הרגשת מספיק את העילוי. או שהרוח לא הייתה חזקה (לא נשבה במהירות טיסה של טיסן!) או שהכנף הייתה סימטרית ואז לא היה סיכוי שתרגיש עילוי כי היא אפס! (בזווית התקפה 0) הגדרה: זווית התקפה: זווית בין מיתר הכנף(פרופיל) לבין הזרימה המציפה(הרוח היחסית שנושבת על הכנף) למדתי את זה בקורס מבוא להנדסת אווירונאוטיקה וחלל בטכניון(אני עצמי לומד הנדסת מכונות בטכניון- (ליבי קרוע בין מכונות לאווירונאוטיקה

) אם יש עוד שאלות תכתבו. ברנולי גאון!! הדגש

 

[B752Captain]

לגבי הסבר לא נכון של עילוי

המרצה שלנו אמרה והדגישה כי באמת יש הסבר לא נכון איך עילוי נוצר והיא הדגישה כי זה לא נכון. היא אמרה כי ההסבר של שני חלקיקי אוויר שפוגשים את הכנף ומתפצלים אחד לחלק עליו של הפרופיל והשני לחלק התחתון ושנפגשים אח"כ באותו הזמן בעוברם את הפרופיל לא נכונה. וכי החלקיק שזורם מעל הפרופיל מגיע לסופו מהר הרבה יותר מהחלקיק התחתון! אחרת העילוי הנוצר היה באמת חלש. ההסבר השגוי אמר כי מפני שהם נפגשים אח"כ באותו הזמן והחלקיק העליון עבר מרחק גדול יותר באותו הזמן(מהירות גבוהה יותר)-לחץ נמוך יותר והחלקיק התחתון מרחק קטן יותר באותו הזמן(מהירות נמוכה יותר)-לחץ יותר נמוך, אז נוצר עילוי. הסבר זה נקשר בטעות לברנולי והוא כאמור אינו נכון!

 

[מיקי גולן]

נוסחאות ומציאות

מאד "מסוכן" השילוב הזה. אני אסתכן ואומר שחוק ברנולי מתייחס רק לעובדה שבגלל הפרשי מרחק שעל זרם לעבור, נוצרים הפרשי לחץ. אלו ההפרשים הידועים בין החלק העליון וה"ארוך" של הפרופיל" לבין החלק ה"קצר" למטה. אני אסתכן ואומר שמטוס טס כי הכנף מטה אויר שמגיע מקדימה כלפי מטה, וחוק ניוטון קובע שכאשר מזיזים אויר למטה, המזיז (המטוס) עולה למעלה. לפיכך, השימוש בחוק ניוטון מספיק בכדי לדבר על זוית התקפה ועילוי. חוק ברנולי נכנס לתמונה בעיקר בכדי להסביר כנף אסימטרית, אשר נותנת עילוי טוב גם בזוית התקפה נמוכה. כמובן שבזוית התקפה נמוכה, גם הגרר נמוך יותר ולכן כנף אסימטרית המנצלת את אפקט ברנולי לטיסת שיוט היא שימושית ואידאלית. סיכום: מטוס ממריא כי בנקודה מסוימת על המסלול, לאחר שהגיע למהירות מספיק גבוהה, הכנף מייצרת יותר עילוי (הנמדד בק"ג) מאשר משקל המטוס. העילוי מופק מהכנף ע"י זריקת אויר כלפי מטה בגלל הזוית שלה. זריקת האויר הזאת עולה במשהו (נקרא גרר) - בעזרת אפקט ברנולי או כנף אסימטרית אפשר לצמצם את הגרר ולטוס עם פחות כח/דלק. מטרת המנועים להביא את המטוס למהירות שבה אפשר לייצר מספיק עילוי בכדי להמריא/לשמור על המטוס באויר, ולשמור את המטוס במהירות זאת (הגרר גורם למטוס להאט). במטוסים מסוימים הקפטן מזיז את הגבה הזנב למצב של יותר עילוי בדיוק בזמן ההמראה. במטוסים אחרים הקפטן לא נוגע בכלום והמטוס ממריא לבד ... הזנב קשור יותר לשינוי כיוון/גובה של המטוס מאשר להמראה.

 

[srami]

אם מאד רוצים אפשר לוותר על...

ברנולי גם במקרה של כנף אסימטרית בזוית התקפה נמוכה. במקרה זה זרם האויר מוטה כלפי מטה ע"י המשטח העליון הקמור של הכנף (אפקט קואנדה כבר אמרנו ?) וניוטון שוב מופיע...

 

[noyfb]

איך תסביר אם כך , את הענין הבא :

לוקחים פרופיל כזה : ישר לחלוטין למטה. שפת זרימה ושפת התקפה חדות כתער [ שפיץ]. עקימון עליון בצורת כיפה סימטרית שטוחה. שמים זרימה בזוית התקפה 0. מקבלים: אין הטיית אוויר למטה ! ז"א אין "דאונווש" ! יש זרימה מהירה יותר למעלה. יש עילוי לא גדול ! יש גרר לא גדול ! כל זאת כאמור , בלי ניוטון ובלי חוקי תגובה....

 

[אהוד דור]

הגרר יהיה גדול

מאחר והפרופיל אינו אוירודינמי אלא בצורת כיפה, זרימת האויר עליו לא תהיה חלקה וייוצרו מאחוריו הרבה מערבולות שיגדילו בהרבה את הגרר

 

[noyfb]

לא מסכים איתך חביבי. מספר דברים

ב"תיאוריה" שלך אינם בעלי אחיזה במציאות: 1. כיפה שטוחה [כפי שציינתי] , אינה מחייבת היווצרותן של מערבולות , גם אם היא סימטרית ולא "פרופילית". 2. מערבולות ככלל, אינן תמיד עניין שלילי דווקא. זרימה טורבולנטית [ כמו שיש מאחורי "ספוילרים" ] , יודעת להצמד לפני השטח טוב יותר מאשר זרימה חלקה. אם תניח תפוח חלק ותפוז גבשושי בזרימה , תווכח בכך שדווקא בתפוז, הזרימה ניתקת מאוחר יותר. 3. כך שסה"ה, לא ממש צפוי כאן גרר גדול. אז.... שלא יעבדו עליכם....[ אייקון של ההוא מהטלביזיה]. יש עילוי ,אין דאונווש ואם נחבר כנף מספיק ארוכה למטוס מספיק קל, הוא יטוס "על ברנולי" בלבד , ללא זווית התקפה.

 

[srami]

יש עילוי = יש דאונווש = יש ניוטון

 

[srami]

קצת הבהרה

אם הזרימה צמודה עד שפת הזרימה הרי היא כבר מואצת כלפי מטה והיא תמשיך כך ותיצור DOWNWASH. אין כל סתירה למה שנאמר קודם. למעשה יש פה זוית התקפה שנוצרת בין מצב של אפס עילוי (שאז מן הסתם המשטח התחתון יהיה בזוית קצת שלילית) לבין מצב הנתון שבו המשטח התחתון מקביל לזרימה הכללית.

 

[מיקי גולן]

אולי...אבל בטח לא בהסבר הזה

אתה לא יכול להתעקש שתמיד יהיה זרם אויר כלפי מטה, בפרט בדוגמא ש NOYFB נתן. אולי הדוגמא בכלל לא תעוף, אבל ההסבר שלך בטח לא מספק ולא טוען זאת. (אני כן חושב שהדוגמא של NOYFB טובה ותעוף) ברמה העקרונית, כמו שאפשר להחזיק נייר באויר עם "שואב אבק" מחובר למעלה (או סתם מאוור גדול ש"מרים אויר"), ברור שהשיווין שלך לא חייב להתקיים, כלומר - יתכן עקרונית שמטוס יטוס ויגרם עילוי מבלי שאויר "ירד למטה". ניוטון כמובן, תמיד פועל - אבל מה לגבי - פרודות אויר מואצות - יוצרות וקום - המטוס "נדבק" לואקום - הפרודות מאטות (חיכוך) מאחורי המטוס - אין שום זרימה מטה, ובכל זאת יש עילוי וניוטון גם. כל זה לא מתיימר להיות הסבר, אלא לומר שההסבר שלך אינו מספק ובטח שלא הוכחה ש"אפשר לוותר לגמרי על ברנולי". לדעתי אתה אכן טועה, מאחר והסבר ברנולי הוא המתאים וה"נכון" במקרה של קרבורטור (הסיבה למה הדלק "נכנס(נדבק) פנימה"), הוא גם המתאים והנכון במקרה שנתן NOYFB בפרט, ובמטוס עם כנף יעילה ובשיוט בכלל.... אבל זאת דעה לא מגובשת עד הסוף.

 

[srami]

תשובות

1. לא טענתי שברנולי לא קיים אלא רק שהוא לא מספיק... 2. לפעמים שני הסברים שונים הם רק שתי נקודות מבט לאותה תופעה. אם ניקח את הדוגמא שעליה מדברים אז נכון, יש מעין "ואקום" של לחץ נמוך מעל הכנף בגלל ברנולי. אבל אותו הואקום שמושך את הכנף למעלה מושך את שכבת האויר החופשית שמעל הכנף ומאיץ אותה כלפי מטה ו... חזרנו לניוטון... על דבר אחד אין פשרה - אין מצב של עילוי בלי DOWNWASH, זה במהות הענין (כמו שאין עילוי בלי גרר מושרה שגם קשור לענין)

 

[noyfb]

אני לא כך כך רואה איך הוא מאיץ אותה

כלפי מטה , כדבריך. תראה : מה שמיוחד בפרופיל הזה הוא שאין משמעות כמעט לשטח הכנף. במילים אחרות, אפשר להאריך את המיתר , הרבה לא ישתנה. אם כך הוא הדבר , אז בוא ונוסיף מאחורי ה"כיפה" השטוחה מדף דק אופקי וארוך שיבטל כמעט לחלוטין את נטייתה של השכבה העליונה ל"רדת" אחרי שהיא חולפת ע"פ הפרופיל ומה שיקרה הוא שה"דאונווש" יהיה זניח ועדיין תתחולל למעלה יניקת ברנולי בז"ה אפס. חבל שהעילוי הזה קטן מכדי להיות פרקטי...

 

[srami]

הדיון מעניין...

אבל לא נצא מזה בקלות. במצב החדש שתארת נקבל אולי יניקה בחלק הקדמי ודחיסה בחלק האחורי כיון שבפועל קיבלנו מדף המוטה מעלה יחסית לזרימה (בעצמך אמרת שהמדף מיישר את הזרימה - אז גם פה תבוא פעולה ותגובה - ניוטון) יהיה יופי של מומנט מרים אף עם אפס עילוי. אני מסכים שכשאין עילוי גם אין דאונווש. אגב, בפועל אולי יהיה קצת עילוי כי המדף אינו אינסופי (במיתר) ולכן יהיה גם דאונווש. והערה לגבי זוית התקפה - ההגדרה היא גיאומטרית ושרירותית. מה שקובע את העילוי היא הזוית בין מצב של אפס עילוי (שבו הזוית הגיאומטרית קצת שלילית בפרופיל שאינו סימטרי) לבין המצב הקיים (זוית גיאומטרית אפס במקרה זה). מה שבעצם נעשה פה זה נסיון לתת הסבר מוחשי יותר לנוסחאות מתימטיות הכורחות עילוי, גרר מושרה וDOWNWASH על כנף סופית בקשר שאינו ניתן להפרדה. ואם כבר הוזכר גרר מושרה, אז הנה ההסבר: היות וכל עילוי כרוך בהכרח בהטיית הזרימה והיות והעילוי פועל בניצב לכיוון הזרימה יוצא שוקטור העילוי מוטה קצת לאחור בניצב לכיוון הממוצע של הזרימה. הוקטור מתחלק לשני רכיבים: אחד ניצב לכיוון ה ט י ס ה וזה העילוי ואחד מקביל לכיוון הטיסה (והפוך לה) וזה הגרר המושרה. זהו. צריך לעבוד. את נושא המערבולות נכניס פעם אחרת למרות שהוא רלוונטי מאד פה ומשלים את הדברים שנאמרו.

 

[noyfb]

כמו שאמרת ...לא בקלות כל כך.

מה שניסחת בבהירות לגבי הגרר המושרה, אמת. זה שאמרת שיהיה מומנט מרים אף [ז"א שלילי ] , נו.. אי אפשר להגיד שזה לגמרי מרחף. ניחא. גם זווית ההתקפה הנימדדת מ אלפא-אפס-עילוי , אמת. אבל , שני דברים עדיין לא סגורים: 1. למרות שיהיה מומנט שלילי שתמיד אפשר ל"טפל" בו , עדיין לא צפוי "דאונווש" ויהיה גם יהיה יהיה , עילוי ברנולי. 2. דרך שנייה להסביר זאת היא באמצעות צירקולציה. עודף המהירות בעקימון העליון הוא בעצם צירקולציה. כמו שאתה יודע, צירקולציה בזרימה מציפה , מייצרת עילוי. בנוסף לכך, אני לא זוכר שבמודלי מגנוס למיניהם, היה בכלל "דאונווש". עילוי, היה גם היה. לגבי המערבולות , יכולים לדאוג לזרימה למינרית . כולה עניין של מימדים וריינולדס. ההסבר שהעליתי כוון לאדון הנכבד שלא אוהב מערבולות ובסה"כ בא לאמר שלעיתים אנו מיצרים אותן במכוון , למשל לשיפור עקיבת הזרימה ע"ג המאזנות או המדפים.