آشنایی با ایرفویل (Airfoil) – قسمت ششم

پارامترهاي تأثيرگذار در انتخاب ايرفويل:


با توجه به مطالبي كه در ۵ قسمت قبلي آمد، اميدواريم بينش اوليه و جامع درباره ايرفويل پيدا كرده باشيد. حال به عنوان يك مهندس آيروديناميك مي خواهيم يك ايرفويل مناسب را از ميان انبوهي از ايرفويلهاي طراحي شده انتخاب كنيم…. به نظر شما چه پارامترهايي در انتخاب ما موثر است؟ در ادامه اين مباحث تا آنجا كه مقدوره پارامترهاي اصلي را معرفي خواهيم كرد…


متخصصان آيروديناميك و طراحان هواپيما براي انتخاب ايرفويل مناسب معمولا به چند منحني مهم كه از ايرفويلها بدست مي آيد توجه مي كنند… اين منحني ها به شرح زير هستند:


۱) منحني تغييرات ضريب برآ به زاويه حمله (Cl-alpha)


۲) منحني تغييرات L/D (يا همان Cl/Cd) به زاويه حمله (L/D-alpha)


۳) منحني تغييرات ضريب گشتاور ايرفويل به زاويه حمله (Cm-alpha)


۴) منحني تغييرات ضريب پسا  به ضريب برآ (Cd-Cl)


 


منحني تغييرات ضريب برآ به زاويه حمله (Cl-alpha)


اين منحني در قسمتهاي قبلي به طور كامل شرح داده شد. سه پارامتر در اين نمودار وجود دارد كه براي طراحي بال هواپيما حائز اهميت هست: ۱) ضريب برآي ماكزيمم ۲) زاويه حمله واماندگي ۳) زاويه حمله برآ صفر ( Zero lift angle of attack – زاويه اي كه در آن نيروي برآي ايرفويل صفر است…. اين زاويه غالبا منفي است)



ضريب برآي ماكزيمم هر چقدر بيشتر باشد هواپيما مي تواند در هنگام فرود با سرعت كمتر بنشيند كه اين خود باعث كوتاه شدن باند فرود مي شود… در هنگام برخاست هم هواپيما مي تواند زودتر از زمين بلند شود…. علاوه براين بالا بودن ضريب برآي ماكزميم مصرف سوخت را كاهش داده و هواپيما مي تواند محموله بيشتري را حمل كند.


زاويه واماندگي از ديگر مشخصه هاي مهم ايرفويل است…. هر چه قدر اين زاويه بزرگتر باشد جريان ديرتر  از روي ايرفويل جدا مي شود و پديده واماندگي ديرتر اتفاق مي افتد. اين امر براي جنگنده ها كه نياز به مانور بالا دارند حياتي است.  محدوده اين زاويه تقريبا ۱۰ تا ۱۵ درجه (بسته به نوع ايرفويل) مي باشد.


 


منحني تغييرات L/D (يا همان Cl/Cd) به زاويه حمله (L/D-alpha)


پارامتر L/D يا همان نسبت برآ به پسا يكي از مهمترين مشخصه ها ايرفويل و هواپيماست…. اين پارامتر معروف به « نسبت كارايي آيروديناميكي » هست… و معمولا طراحان و متخصصان آيروديناميك با عبارت L over D آن را تلفظ مي كنند. (پس اگر جايي شنيديد تعجب نكنيد!)… تلاشهاي زيادي شده است كه تا مي توانند اين نسبت را افزايش دهند زيرا افزايش آن به زبان ساده يعني افزايش نيروي برآ در عين كاهش نيروي پسا…. اين تعريف باخودش بسياري از مشكلات آيروديناميكي و طراحي را حل مي كند! در اين منحني٬ زاویه حمله ای که در آن  L/D  ماکزیمم می شود٬مهمترين پارامتر است:


 


اين زاويه بسيار با ارزش است …. زيرا اگر بال هواپيما در اين زاويه حمله پرواز كند بهترين كارايي را خواهد داشت… به همين دليل است كه اين زاويه به عنوان زاويه نصب بال انتخاب مي شود…. محدوده اين زاويه بين ۳ تا ۵ درجه براي ايرفويل است. مقدار L/D  ماکزیمم هم پارامتر مهم دیگر این منحنی است.


 


منحني تغييرات ضريب گشتاور ايرفويل به زاويه حمله (Cm-alpha)


ابتدا بايد ذكر شود كه اين منحني مربوط به ايرفويل است و ربطي به منحني تعادل هواپيما ندارد. در منحني تعادل هواپيما٬ ضريب گشتاور كل هواپيما نسبت به زاويه حمله آن مورد بررسي قرار مي گيرد اما در اينجا منظور، ضريب گشتاور ايرفويل نسبت به تغيير زاويه حمله است…. با توجه به تعريف مركز آيروديناميكي مي توان فهميد كه چرا ضريب گشتاور حول مركز آيروديناميكي در منحني زير ثابت است:


 


مهمترين پارامتر اين منحني مقدار خود ضريب گشتاور است كه يك طراح و متخصص آيروديناميك مايل است تا مي تواند اين ضريب را كم كند. زيرا كم بودن آن به طراح اجازه مي دهد كه تعادل و پايداري بهتري را براي هواپيما به دست بياورد.


 


منحني تغييرات ضريب پسا  به ضريب برآ (Cd-Cl)


اين منحني مهترين منحني يك ايرفويل مي باشد. در اين منحني كمترين مقدار Cd  را Cdmin و Cl متناظر آن را Cli (ضريب برآي ايده آل)مي نامند. در اين منحني سه پارامتر بسيار  با اهميت اند. پارامتر اول مقدار حداقل ضريب پسا (Cdmin) است كه هر قدر كمتر باشد مطلوب تر است. پارامتر دوم  ضريب برآي ايده آل (Cli- Ideal Lift Coefficeint) كه در آن ضريب پسا حداقل است و آخرين پارامتر ضريب برآي طراحي (Cld- Design Lift Coefficeint) كه در آن نسبت L/D  ماكزيمم است.



براي بدست آوردن نسبت برآي طراحي كافيست از مبدا مماسی به سمت راست منحني بكشيم. محل تماس اين مماس با منحني همان مقدار Cld مي باشد.


 

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *