روش های کاهش نیروی پسای القاء شده

❓کاهش نیروی Induced drag

☑️همانطور که در گذشته بیان شد، جریان گردابه ای شکل(Vortex) تولید شده در لبه پشتی(Trailing edge) بال و به خصوص در نوک بال، باعث شدیدتر شدن نیروی Induced drag میشود. حال چگونه طراحان هواپیما نیروی Vortex را کاهش میدهند؟

?جهت کاهش نیروی Vortex و به تبع آن نیروی Induced drag طراحان از سازه ای آیرودینامیکی بر روی نوک بال ها به نام Winglet استفاده میکنند. Winglet ها در حقیقت بال های کوچکی هستند که تولید نیروی Lift میکنند و همانند دیگر بال ها، نیروی Lift تولیدی توسط آنها نسبت به جریان نسبی هوای گذرنده از اطراف بال، زاویه قائم میسازد.

?در صورتی که Vortex در نوک بالها وجود نداشت، Winglet ها ایجاد نیروی Lift به سمت داخل(یعنی از نوک بال به سمت بدنه هواپیما) میکردند. اما Vortex موجود در

نوک بالها، مسیر جریان نسبی هوا را تغییر میدهند. چرا که Vortex های گردابه ای شکل که از زیر بال هواپیما به سمت سطح روی بال هواپیما در قسمت نوک بالها حرکت میکنند باعث ایجاد مولفه ای از جریان نسبی به سمت بدنه هواپیما میشوند.

?به عبارتی، Vortex ایجاد شده در نوک بالها پس از برخورد با جریان نسبی هوا که از روبرو می آیند، باعث خم شدن این جریان های نسبی به سمت داخل میشوند. در نتیجه در صورتی که این جریان نسبی کج شده به سمت داخل را تجزیه کنیم، میبینیم که یک مولفه ی Lift به سمت جلو(درجهت نیروی Thrust) علاوه بر نیروی Lift اصلی که به سمت بالا میباشد در نوک بالها به وجود می آید.

? این نیروی Lift با نیروی Induced drag تولید شده توسط Vortex در نوک بالها مخالفت کرده و باعث خنثی شدن آن میگردد.

?نوع دیگری از طراحی های انجام گرفته توسط طراحان هواپیما، Wing twist به معنای پیچش بال میباشد. به طور معمول، بالهای هواپیماها با زاویه مثبت اندکی نسبت به محور طولی گذرنده از هواپیما به بدنه هواپیما نصب میشوند(Angle of incidence).

در Wing twist هرچه از بدنه هواپیما به سمت نوک بالها حرکت کنیم، این زاویه کاهش می یابد(یعنی بال هواپیما دچار پیچش میشود).

? این امر باعث میشود که زاویه حمله(Angle of attack) که یکی از عوامل مهم افزایش Vortex در نوک بالها میباشد کاهش یابد. با کاهش Vortex نیز همانطور که گفته شد Induced drag کاهش می یابد.

?همچنین افزایش نسبت Aspect ratio باعث کاهش Induced drag میگردد. Aspect ratio به نسبت بین مجموع طول دو بال هواپیما (Spanwise) به میانگین عرض بال میباشد. هرچه این نسبت بالاتر باشد، به عبارتی بال درازتر و باریکتر باشد همانند هواپیماهای گلایدر، به دلیل کم عرض بودن نوک بالها، Votex کمتری ایجاد شده و در نتیجه Induced drag کاهش می یابد.

?به طور کلی Induced drag با سرعت هواپیما رابطه عکس دارد.هرچه سرعت هواپیما بالاتر باشد، Induced drag کمتر میباشد. عکس این مسئله برای Parasite drag صادق میباشد. با افزایش سرعت، Parasite drag افزایش می یابد.

منابع: Principles of flight Petter J. Swatton & Oxford

رسانه تخصصی و تحلیلی هوانوردی کن نیوز