Végtelen szárny aerodinamikája

By , 2012. August 30 12:29

A modelltervezés talán legkritikusabb, legfontosabb művelete a megfelelő szárnyprofil kiválasztása. Lényegében több ezer profil áll rendelkezésünkre, de legjobb csak egy van. Igen ám, de mi van azokkal a szárnyakkal, melyeknél több profilt is alkalmaznak? Igazából legjobb nem is nagyon létezik, mivel minden gép más és más. Ezért itt csak az irányelvekről, illetve az egyes kategóriákban jól bevált szelvényekről beszélhetünk, mert minden profilválasztás szükségszerűen magával hozza a kompromisszumot. A megfelelő profil kiválasztása első sorban azon múlik, mennyire értjük meg a leíró adatokat, és mennyire ismerjük a trendeket. Az aktuális felhajtó erő, a szárny ellenállása és a nyomásközéppont vektora az alábbi hat plusz egy paramétertől függ, melyek közvetett/közvetlen módon kapcsolatban állnak a szelvény profiljának kialakításával:

Szárnyszelvény

Sebesség – mindhárom érték egyenes arányban változik a sebesség változás négyzetével.
Szárnyfelület – mindhárom adat egyenesen arányban áll a felület nagyságával.
Húr hossz – Reynolds szám és nyomásközéppont egyenesen arányos a szelvény hosszával.
Állás szöge – a hasznos tartományban (0-felhajtó erőtől átesésig), mindhárom érték nő, de nem lineárisan (az alaki ellenállás bizonyos tartományban csökkenhet) az állásszög növelésével.
Oldalviszony – egyenes arányban van mindhárom paraméter értékével.
Szárny formája – többdimenziós hatása van mindhárom tulajdonságra.

Reynolds szám (Re) – egy dimenzió nélküli szám, mely a kísérletben kialakított, és a gyakorlatban alkalmazott szelvény geometriai és áramlástani hasonlóságát adja meg. A szélcsatornában mért profil adatai akkor igazak a szárnyprofilunkra, ha a vizsgált alanyok geometriailag hasonlóak (a felület kiképzésében is) és a Reynolds számuk is azonos. Ezt a számot a test hossza (húr hossz) és áramlási sebesség (repülési sebesség) ismeretében könnyedén kiszámolható. Mivel ez a szám sok paramétertől függ, így csak közelítő, nagyságrendi számítást érdemes elvégezni. Ezt a gyakorlatban az ultra-könnyű gépek tervezésénél is alkalmazzák.

Szárnyon ébredő légerők, siklószám.

“Az áramlásra szögben állított és megfelelően kialakított testeken az áramlás irányára merőleges erő is keletkezik” – írja a “Vitorlázórepülő oktatási segédlet”. Szárnyszelvények esetében ez az erő sokkal nagyobb, mint az áramlással párhuzamos. Van egy része az áramlásnak, amely elérve a szárnyat szinte beleolvad a szárny felületébe és eltűnik. Ez a semleges szál, mely a T1 torló pontban éri el a szárnyat és a T2 hátsó torló pontban újra megjelenik. A fölötte levő légtömeg a szárnyat felülről, az alatta levő pedig alulról kerüli meg, és a kilépő él után kissé lefelé térítődik el.

Szárnyon keletkező légerők

Minden levegőben mozgó testre légellenállás hat. Ez az erő egyenes arányban áll a homlokfelülettel, a közeg sűrűségével, és az áramlási sebesség négyzetével (ρ=1,23 kg/m3):

F_x=c_x\cdot \frac{\rho}{2}\cdot v^2\cdot A=0,613\cdot c_x\cdot v^2\cdot A

Olyan testek esetén, amelyeken az áramlás irányára merőlegesen is ébred erő, az A vonatkozási felületnek az alaprajzi területét veszik. Ezen erőt a test geometriai kialakítása és felületének kiképzése egyaránt befolyásolja. A szárnyon keletkező légerők eredője Fr nem merőleges az áramlásra, ezért két erőre szokás bontani: Fy felhajtó erőre és Fx ellenállásra. Az erők felbontásának szabályai alapján:

F_r = c_r\cdot \frac{\rho}{2}\cdot v^2\cdot A = c_r\cdot q\cdot A

F_r^{2}=F_x^{2}+F_y^{2}\Rightarrow (c_r\cdot q\cdot A)^{2}=(c_x\cdot q\cdot A)^{2}+(c_y\cdot q\cdot A)^{2}}\Rightarrow c_r^{2}=c_x^{2}+c_y^{2}

Ez lehetővé teszi, hogy a szárnyak tulajdonságainak vizsgálata során csak a szárnyak szelvényeit vegyük figyelembe, és csak az eredő légerő- (cr), felhajtóerő- (cy) és ellenállás- (cx) tényezőket vizsgáljuk. Ezen tényezőket szélcsatornás mérések segítségével szokták meghatározni. A tényezők értékei erősen változhatnak az áramlás szögének függvényében. Különösen igaz ez a megállapítás az ívelt testekre (mint pl. profilozott szárny).

A szárny légellenállása két fő alkotóból áll. Az egyik az alaki vagy nyomásellenállás, melynek lényege, hogy a mozgó tárgy előtt túlnyomás – torló nyomás képződik, – és az áramvonalak az akadály előtt kitérnek. A kiugró peremeken, meredeken táguló légterületeken, vagy súrlódás hatására lassuló áramlatokban a hirtelen lokális nyomásnövekedésnek köszönhetően az áramlások visszafordulnak a felületnél, leválnak, örvények keletkeznek, melyek energiát vonnak el a rendszerből. A mozgó tárgy mögött negatív nyomású területek képződnek. Örvény képződésEz a két nyomás együttesen fékezi a tárgy haladását a levegőben.
Levegőben mozgó tárgyakra, ugyanúgy mint szilárd testek esetében, súrlódási erők hatnak. A súrlódási ellenállás a szilárd testekkel ellentétben nem a test és a közeg, hanem a közeg eltérő sebességgel mozgó rétegek között jön létre (egy jól képzett szárny összes ellenállásának akár 85%-át is kiteheti). A tesztek azt is kimutatták, hogy a hosszabb húrhosszal rendelkező szárny súrlódási ellenállás-tényezője kisebb a rövidebbhez képest.

Az ellenállás nagyságát az áramlás típusa is befolyásolja: a turbulens határréteg súrlódási ellenállása ugyan nagyobb, de a leválások később következnek be, emiatt a test ellenállása kisebb lehet, mint a lamináris határréteg esetében.

Egy repülőgép szárnyának minőségére, légerőtani jóságára a felhajtóerő és az ellenállás egymáshoz viszonyított nagyságából következtethetünk. Az sem mindegy, hogyan alakul a viszonyuk különböző állásszögeknél. Ebből kifolyólag a fejlesztések egyik célja, hogy a lehetőségekhez képest a felhajtóerő minél nagyobb legyen, miközben az előre haladást gátló ellenállást minimálisra szorítsák vissza. A minőség fokmérője tehát a siklószám, mely a két erő viszonyát adja meg: \varepsilon = F_x/F_y = c_x/c_y. Egy másik minőségi mutató a \gamma siklószög, mely a légerő eredőjének visszahajlási szögét mutatja qz áramlás normáljához (merőlegeséhez) képest: tg(\gamma)= c_x/c_y.

Nyomás eloszlása a szárnyszelvény körül. cfd2 A szárny felületének domborúsága miatt az áramlás sebessége a húr hossza mentén nem állandó sem alatta, sem felette, ezért a nyomás értéke is eltérő. A felhajtóerőt előidéző nyomáskülönbséget kísérleti úton mérik (sok 1mm átmérőjű lyuk a szárnyfelületen, melyek nyomásmérő műszerre vannak kötve). A mérési eredményeket azután grafikonba öntik, melynek vízszintes tengelye a szelvény húrhosszának százalékos értékét, a függőleges pedig a viszonylagos nyomásértéket ábrázolja úgy, hogy fent a negatív nyomás különbséget, vagyis szívó erőt, lent pedig a megnövekedett nyomást mutatja. Az így kapott nyomáseloszlási képet több állásszögre is elkészítik.

Nyomáseloszlás a szárnyon

A mérési eredmények alapján belátható, hogy a felhajtó erő nyomás különbség alkotta részének kétharmadát a szárny felett képződött alacsony nyomás, egyharmadát pedig a szárny alatt uralkodó magas nyomás adja (a szárny lényegében nem támaszkodik, hanem felszívja Nyomásközéppont vándorlásamagát a fölötte levő rétegekre).

Aszimmetrikus áramlásnál növekvő állásszögek esetén a nyomáseloszlás is változik: a görbék csúcsa és a görbe alatti terület előre tolódik. Ennek az az oka, hogy a torló pont az orrpontja alá csúszik, ezért a semleges szál fölötti áramvonalaknak erősen fel kell gyorsulniuk, hogy kikerüljék az orr részt. Ez a változás a nyomás eredőjének a támadási pontját, a nyomásközéppont vándorlását okozza a profil húr mentén: A szárny feletti és alatti nyomáseloszlás eredőjét külön-külön képezve erőpárt kapunk, melyek eltérő pontokon fejtik ki hatásukat. Így a szárnyon forgatónyomaték képződik, mely nagy állásszögeknél a szárny belépő élét felfelé, kis és negatív szögeknél pedig lefelé csavarja (nem teljesen lineáris a függvény, ezért katalógusban kell ellenőrizni minden Re számra). Még akkor is, ha olyan α0 szögben áll a szárny, melyben nem termel felhajtó erőt, vagyis a keletkező erők nagysága azonos, de ellentétes irányúak. Együttes hatásuk olyan nyomatékot hoz létre, mely a szárny orrát lefelé tolja, a kilépő élét pedig felfelé.

Főbb folyamatok áttekintésével ugyan még nem lettünk sokkal okosabbak a profilválasztás terén, de közelebb kerültünk a szárny működésének megértéshez. Innentől kezdve már csak a felhajtóerőről beszélünk, különböző paraméterek függvényében.

Repülőgép részei, alapfogalmak

comments Comments Off on Repülőgép részei, alapfogalmak
By , 2012. August 29 09:13

Első lépések mindig nehezek: rengeteg információt kell feldolgozni, sok technikát el kell sajátítani és a hobbi társak is sok ismeretlen szót használnak beszélgetve egymás között. Hogy lépést tudjunk tartani velük pár alapnak utána kell járnunk. Cikkgyűjteményt egy egyszerű témával kezdenénk –  a gép szerkezetével. Nincs ebben semmi misztikum, de nagyon csúnyán tudnak nézni ránk, ha helytelenül használjuk.

Légíjérművek osztályozása. Azon eszközöket nevezzük légijárműnek, melyek a levegő reakció erejéből nyerik a felhajtóerőt. Nem soroljuk közéjük a légpárnás járműveket, mert működésükhöz közeli szilárd vagy folyékony felszín szükséges.

Levegőnél könnyebb Levegőnél nehezebb
Hajóműves
– Merev vázú
– Váz nélküli

Hajtómű nélküli
– Szabad léggömb
– Kötött léggömb

Hajóműves
– Forgószárnyas
– Repülőgép

Hajtómű nélküli
– Vitorlázó repülőgép
– Sárkány

Merev-szárnyas repülőgépa levegőnél nehezebb közlekedési eszköz, amely az atmoszférában halad, merev felületei és a levegő reakcióerejéből keletkező felhajtóerő segítségével a repülési magasság és irány megváltoztatására, illetve megtartására képes hajtómű segítségével vagy anélkül. A motor nélküli merev szárnyú repülőgépek (vitorlázó repülőgép) esetében a magasság megtartása vagy növelése csak emelkedő légáramlat (lejtő szél, termik) segítségével lehetséges, de az ilyen járművek ennek hiányában is képesek a kontrollált repülésre és jelentős távolság megtételére.

01 02 03 04 05 06 07

Forgószárnyas repülőgép – ezen gép forgó felületek (forgószárny, rotor) segítségével állítják elő a felhajtóerőt, ezért képesek a lebegésre, illetve a helyből fel- és le-szállásra. Leggyakoribb típusa a meghajtott rotorral ellátott helikopter, de ide tartozik a nem meghajtott rotorral működő autogíró és a vegyes szerkezetű, hajtott légcsavaros és hajtott rotoros konvertiplán. De ezekkel minimálisan foglalkozunk.

Repülőgép szerkezeti elemei

http://downloads.cas.psu.edu/4h/AerospaceSupp/Activities/Airplanes/Overview/PlaneLesson2.htm

Törzs – A repülőgép teste. A szárnyak, a farokrész és a motor a törzshöz van erősítve.

Farok – A gép hátsó része, amely egy hordozza a vízszintes és függőleges stabilizátorokat. A magassági kormánylap zsanérokon keresztül rögzítve van a vízszintes stabilizátorhoz. Az oldalkormánylap pedig a függőleges stabilizátorhoz.

Magassági kormány – hinged surfaces on the horizontal part of the tail that swing up and down. These surfaces control the pitch of the airplane.

Oldalkormány – függőleges, jobbra-balra mozgatható felülete a faroknak. Ez a felület felel a gép legyezőmozgásáért.

Szárny – a vízszintes  sík, mely a fejhajtóerőt termeli. A csűrő és a ívelő lapátok csuklókon keresztűl rögzítésre kerülnek a szármyon.

Csűrő – szárny külső részén található fel-le mozgatható felületek. Míg a jobb csűrőlap fel, a bal csűrőlap le mozognak így kényszerítve a gépet a fordulóba.

Ívelő lapok – lefele nyitható felületei a szárnynak, melyek a törzs és a csűrők között helyezkednek el. Lehajtott állapotban növelik a szárnyon keletkező felhajtó erőt repülőgépek fel és leszállásnál.

Motor – Biztosítja a légcsavar forgatásához szükséges erőt mely huzamos repülés fenntartásához szükséges tolóerőt hoz létre.

Légcsavar – motor által meghajtott, tengely körül forgó aerodinamikai felület mely tolóerő előállításéért felel.

Spinner – Az orr kúp, amely magában foglalja a légcsavart rögzítő mechanikát, elősegít simább áramlását motor körül.

Fülke – ahol a pilóta ül repülés közben. Ott találhatóak a vezérlő eszközök és a műszerek kijelzői.

1, Sárkány
Sárkánynak nevezzük a repülőgép szerkezetét. A sárkány részei a törzs, amely a teher egy része, az utasok, valamint a személyzet szállítását szolgálja, a szárnyak, vezérsíkok, kormányfelületek, valamint a futómű.

a, Törzs
A törzs a repülőgép középső, bizonyos felhasználási típusoknál legnagyobb keresztmetszetű szerkezeti eleme. A törzshöz kapcsolják a repülőgép többi szerkezeti elemeit. A törzs elemei a törzskeretek (törzsbordák), hosszmerevítők, a külső repülőgépburkolat, a csatlakozási (szárnyakhoz) berendezések, a fülkék és rakterek konstrukciós felépítményei. Nagy sebesség mellett fontos a kis ellenállás, amely növeli a repülőgép hatékonyságát és sebességét. Az orrban helyezik el az irányításhoz szükséges navigációs és irányító berendezések egy részét, a műszerek nagyrészét, továbbá a pilóta is itt foglal helyet. Hátrább a személyzet többi része, az utasok, illetve a teher.

A repülőgéptörzs szerkezeti kialakításai
Egytörzsű repülőgép Hagyományos repülőgépforma. A repülőgépmotorokat a törzsben, a szárnyon vagy a törzsön kívül is el lehet helyezni. Ha a hajtóművet törzsbe építik, az kedvező légellenállást eredményez. A törzs hátsó részén, kívül elhelyezett hajtómű kedvezőtlenül befolyásolja a terhelés megoszlását, de légellenállás szempontjából előnyösebb. Nagyobb, többmotoros gépeknél a szárnyon helyezik el a hajtóműveket a kedvező terheléseloszlás végett.
Kéttörzsű repülőgép A kéttörzsű megoldás előnyeit többnyire kétmotoros, kisebb repülőgépeken használják ki. A személyzet és a felszerelés részére a szárny középső tartományában fülkét alakítanak ki. A két törzs karcsú felépítésű, hátul a farokszárnyakat fogja közre.
Csupaszárny repülőgép Törzs és farokfelület nélkül épített repülőgéptípus. A csupaszárny gépeknél az összes berendezést, a hajtóművet és a terhelést a szárnyban helyezik el, esetleg a szárny közepén (vagy szimmetrikusan elhelyezve 2-3 db) gondolát képeznek ki számukra. Repüléséhez, a tévhittel ellentétben nincs szükség semmiféle számítógépes, vagy egyéb rendszerre. Megfelelő szárnyprofillal önmagában is stabil, bár ezt kevés gyakorlati felhasználás igazolja. Mivel a csupaszárny repülőgép teljes felülete a felhajtóerő kialakításában segít és kevés kiálló, súrlódó szerkezeti elemet tartalmaz, nagyon kedvező a légellenállása, kicsi a felületi terhelése (ami nagyban javítja az irányíthatóságát, fordulékonyságát)

b, Szárny
A szárny a sárkányszerkezet azon része, amelyen a felhajtóerő keletkezik. Fő jellemzője a fesztávolsága, karcsúsága, profilja, nyilazottsága (hátra, ill. előre). Minél nagyobb a hátranyilazási szög, annál stabilabb és kormányozhatóbb a repülőgép a magasabb sebességtartományokban. Az erősen nyilazott szárnyak felhajtóereje kis sebességnél meglehetősen kicsi, így ezeknek a repülőgépeknek a fel- és leszállósebessége lényegesen nagyobb. A fékszárny a szárny része, melynek elsősorban fel- és leszálláskor van szerepe.
A szárnyak folyamatos fejlődését a különféle elméleti kutatások biztosítják (végtelen és véges szárnyelméletek).

A szárny felépítése
A repülőgép irányítását, valamint a szárny által keltett felhajtóerő változtatását a szárnyakon lévő kormányfelületekkel érik el.

1. Winglet (A törővégen). Csökkenti a törővégen keletkező turbulenciát, ezáltal a szárny légellenállását. Korszerű szállító repülőgépeken alkalmazzák, elsősorban nyilazott szárnyaknál.
2. Kis sebességű csűrő (a kilépőélen)
3. Nagy sebességű csűrő (a kilépőélen)
4. Fékszárnyak mozgatómechanizmusa
5. Krüger-lap (a belépőélen)
6. Orrsegédszárny (a belépőélen)
7. Háromszorosan réselt belső fékszárny (a kilépőélen)
8. Háromszorosan réselt külső fékszárny (a kilépőélen)
9. Áramlásrontó lemez (spoiler)
10. Féklap (áramlásrontó lemez)

A szárnyak fajtái
A szárnyak törzshöz mért elhelyezése alapján megkülönböztetünk alsó, középső és felső (váll-) szárnyat. Ha egy repülőgépen a vezérsíkok a szárnyak előtt helyezkednek el, akkor azt kacsaszárnynak hívjuk. A szárnyak formája alapján különféle szárnyakat különböztetünk meg.
Egyenes szárny: A szárny nyilazási szöge többé-kevésbé merőleges a gép hossztengelyére. Jellemzően a kis sebességű repülőgépeknél használják, a második világháború előtt gyakorlatilag minden repülőgép egyenes szárnyakkal rendelkezett. A vitorlázó repülőgépek, motoros könnyűrepülőgépek és légcsavaros utasszállító gépek többsége jellemzően ma is egyenes szárnyú. A nagy sebességű repülőgépek közül az amerikai F-104 Starfighter vadászbombázó egyenes szárnyúnak nevezhető.
A kis sebességű egyenes szárnyú gépeket néha „kétfedelű” konstrukcióban építik, itt a szárnyak egymás felett, kábelekkel és/vagy szilárd merevítőkkel egymáshoz kapcsolva helyezkednek el. Az ilyen repülőgépek a szükséges kisebb szárnyfesztáv miatt a levegőben mozgékonyabbak, hangárban könnyen tárolhatók, illetve baleset esetén jó ütközésvédelmet nyújtanak. Mezőgazdasági alkalmazásuk ma is gyakori (pl. Antonov An-2, AgCat). A háromfedelű gépek közül egyedül az első világháborús Fokker Dr.I. típus ismertebb.
Nyilazott szárny: Abban különbözik az egyenes szárnytól, hogy mind a belépő-, mind a kilépőél körülbelül azonos, a derékszögtől eltérő szöget zár be a repülőgép hossztengelyétől. A szárny lehet enyhén (pl. BAE Hawk) vagy erősen hátranyilazott (pl. MiG–19 vagy BAE Lightning vadászrepülőgépek). Napjaink sugárhajtású utasszállító repülőgépei szinte mind enyhén hátranyilazott szárnyúak, leggyakoribb az eredetileg a Boeing cég által kikísérletezett 35 fokos beállítás.
A hátranyilazott szárnyak hátránya az áramlás kisodródása a szárnyvégek felé, amit gyakran hosszanti elhelyezésű terelőlapokkal fékeznek meg. Nagy sebességű repülőgépeknél problémát jelent, hogy a hátranyilazott szárnyú konstrukciók hangsebesség közeli és a feletti teljesítménye erősen függ a területszabály következetes alkalmazásától, ezért ilyen kivitelű régebbi gépeken gyakran a szárny kilépőéléhez rögzített nagyméretű kúpokat találunk, amelyek a behúzott futómű tárolására (pl. Tu–134) vagy extra üzemanyagtartályként (Convair 990) is felhasználhatók. Ez az aerodinamikai probléma az új generációs, nagy tolóerő-felesleggel rendelkező hajtóművek alkalmazásával megkerülhető.
Léteznek előre nyilazott szárnyú repülőgépek is. Ezzel az egzotikus elrendezéssel a II. világháború előtt lengyel mérnökök kísérleteztek (Z–17/Z–18/Z–47), alatta pedig a német Junkers cég fejlesztett ki repülőképes prototípusokat (Ju 287). Az előrenyilazás elvileg kedvezőbb repülési tulajdonságokat ígér az örvények jobb kezelése révén, azonban a hátranyilazott konstrukcióval szemben a rezgések itt nem csillapodnak, hanem éppenséggel felerősödnek a szárnyvég felé haladva. Ennek következtében a hagyományos alumínium szárnyszerkezetek gyorsan kifáradásos vagy csavarodásos törést szenvednek, így nagy sebességű repülőgépeknél nem alkalmazhatók. A rendkívül erős szénszálas anyagok megjelenése tette lehetővé az előrenyilazott szárny alkalmazását szuperszonikus prototípus gépeken (X–29, Szu–47 Berkut), ezek sorozatgyártásáról azonban még nem beszélhetünk. A kis és közepes sebességű előrenyilazott szárnyú, sorozatban gyártott gépek közül említést érdemel az L–13 Blaník vitorlázó repülőgép és a német Hansa üzleti jet, mindkettő az 1960-as évek konstrukciója.
Trapézszárny: A szárny belépőéle pozitív, a kilépőéle negatív nyilazási szögű, azaz a szárny a törővég felé gyorsan elvékonyodik. Átmenet a többi kategória között, jellemzően a korszerű amerikai vadászrepülőgépek szárnyelrendezése.
Deltaszárny: Háromszög alakú szárny. A félszárnyak derékszögű háromszöget mintáznak, vagyis a belépőél erősen hátranyilazott, míg a kilépőél közel merőleges a gép hossztengelyére. A szárny a törővég felé általában teljesen elvékonyodik, azaz az ilyen szárny csúcsos, nincs vagy minimális a törővége. Jellemzően szuperszonikus repülőgépeknél használják, a francia Dassault vadászgépek, a Concorde és a Tu–144 utasszállítók, valamint a Space Shuttle és a Buran űrrepülőgépek deltaszárnyú konstrukciók. A MiG-21 és F-16 könnyűvadászgépeknél alkalmazott csökkentett méretű deltaszárny és a hagyományos vízszintes vezérsík kombinációja is ebbe a konstrukciós kategóriába sorolható.
Változtatható nyilazású szárny: Egy bonyolult szerkezet segítségével – nagy keménységű acélötvözetből készült forgócsapokon (ált. 2 db, oldalanként egy-egy db) – állítják a félszárnyak nyilazási szögét, lehetővé téve az üzemanyag-takarékos kissebességű repülést és a szuperszonikus tartományok elérését egyazon repülőgéppel. Jellemzően a harmadik generációs harci repülőgépek szerkezete. Visszatekintve ez a bonyolult konstrukció kudarcnak tekinthető, hiszen az ilyen kivitelben épült típusok: Mirage G, F–14, F–111, Tornado, MiG–23, MiG–27, Szu–17/20/22, Szu–24, B–1, Tu–22M, Tu–160 harci gépek nem tudtak szélesebb körben elterjedni magas beszerzési áruk és költséges fenntartásuk miatt, illetve repülési tulajdonságaik is elmaradtak az 1970-es évek második felétől megjelenő elektronikus kormányvezérlésű, trapézszárnyas és kacsa elrendezésű új gépektől. A Boeing cég egyedüliként tervezett varia-szárnyú utasszállító repülőgépet (Project SST), ez azonban soha sem valósult meg.
Waverider: Szó szerint: hullámlovas, deltaszárnyhoz hasonló elrendezés, amelynél a félszárnyak külső része körülbelül 30 fokig lehajtható, hogy a hiperszonikus repülés során a gép alatt keletkező lökéshullámokat csapdába ejtve többlet felhajtóerőt generáljon. Gyakorlati megvalósítására egyedül az amerikai XB–70 Valkyrie nehézbombázók prototípusain került sor az 1960-as években.
Forgószárny: Központi forgástengelyre rögzített hajlékony, egyenes szárnyakból (ún. rotorlapát) álló rendszer, amely a repülőeszköz álló helyzetében is felhajtóerőt termel. Helikoptereken és autógirókon alkalmazzák. Az ilyen rendszerben elérhető haladási sebességet kb. 400 km/h-ra korlátozza az a tény, hogy a forgószárny lapátok csúcsai hamar elérik a hangsebességet, ami a felhajtóerő nagyarányú csökkenését eredményezi. Emiatt a nagy helikopterek minél több, néha 6-7 lapátú rotorral készülnek, hogy azonos felhajtóerő termelés mellett a rotorkör átmérőjét és ezzel a kerületi sebességet is minimálisra csökkentsék.
Fékszárny: A fékszárny olyan mozgatható felület a repülőgép szárnyainak kilépő élein, amely kiengedési fokozataitól függően egyre jobban növeli a szárnyak felhajtóerejét. Ennek természetesen „ára” van, mivel a szárny légellenállása is annál jobban növekszik, minél jobban ki van engedve a hozzátartozó fékszárny, így csökkenti a repülési sebességet. A fékszárny kitérítésekor kezdetben a felhajtóerő-tényező nagymértékben, az ellenállás-tényező kismértékben növekszik. A kitérítés növekedésével az ellenállás-tényező egyre jobban növekszik a felhajtóerő-tényező pedig alig. Ezen kettős jelenség miatt használják a fékszárnyat a fel- és leszálláshoz, ahol viszonylag alacsony sebességre és közben elegendő felhajtóerőre is szükség van egyszerre.
A szárnyakon keletkező felhajtóerőt javítja a kiengedett fékszárny által megnövelt íveltség és az eközben nyert megnövekedett effektív szárnyfelület is. A fékszárny nem az egész kilépőél hosszában van kialakítva, hanem általában csak a géptörzshöz közel, a csűrőkormány mellett található szakaszon. Ezzel az volt a célja a tervezőknek, hogy a plusz emelőhatás minél rövidebb erőkaron hasson a repülőgéptörzsre, elkerülve ezzel a szárnyak felesleges terhelését az egyre vékonyodó külső részeken. A fékszárnyakat általában leszálláskor teljesen kiengedik – ez a repülőgép terhelésétől és az aktuális széltől is függ – ami elősegíti a gép nagyobb mértékű lassulását úgy, hogy a felhajtóerő elégséges marad ahhoz, hogy a gép ne adja le az orrát (az áramlás ne váljon le a szárnyakról, vagyis ne essen át). A repülőgép típusától, terhelésétől és a széltől függően felszálláskor is szokás a fékszárnyakat kis mértékben alkalmazni, hogy a relatíve alacsony sebességen történő talajtól való elszakadás pillanatában segítse a minél hatékonyabb emelkedést. Rövid vagy puha talajú pálya esetében különösen fontos a minél előbbi elemelkedés, ilyenkor a fékszárnyak mindig ki vannak engedve részlegesen (ez a felszállófokozat), hogy a szárnyak nagyobb felhajtóerőt biztosítsanak. A fékszárnyak kiengedésének minden géptípus esetében sebességi korlátozásai vannak, azaz bizonyos sebességek fölött a fékszárnyakat kiengedni nem szabad (illetve a sebességhatár elérésekor vissza kell azokat húzni), mert az áramlás károsítaná a kiengedett fékszárnyak és/vagy az egész szárny szerkezetét.

A fékszárnyak típusai
• Egyszerű fékszárny – Ez általában egy tengelyen mozog. Gyakorlatilag a szárny kilépőélének egy mozgatható darabja, amelyet meghatározott fokokra lehet lenyitni a szárny többi részéhez képest. Egy “20 fokos fékszárny” kifejezés azt jelenti, hogy a szárnnyal 20 fokos szöget zár be a kitérített fékszárny. A fékszárnyat felszálláshoz kevésbé, leszálláshoz jobban térítik ki. A kitérítés módja lehet manuális-rudazatos vagy elektromotoros, a nagyobb gépeken pedig hidraulikus.
• Megosztott fékszárny (Terpeszlap) – A felső és az alsó felület külön van. Az alsó felület az előbbiekben ismertetett módozatú fékszárnyként működik, míg a felső felület alig vagy egyáltalán nem mozog, így változatlanul megtartja az eredeti felső szárnyfelületet.
• Fowler-féle fékszárny – Mielőtt lefelé fordul még ki is csúszik a szárnyból. Ez az egyik legjobb az alacsony sebességhez, mivel igen jelentős szárnyfelület-növekedést eredményez. A korszerű utasszállító repülőgépeken többrészes megoldással alkalmazzák, tehát több részletben képes a fékszárny szétcsúszni és közben hátra-lefelé is nyílni, ezáltal adva a szárnynak hatalmas plusz íveltséget és felületet.
• Réselt fékszárny – Itt egy rés van a szárny és a fékszárny között, ami lehetővé teszi, hogy a szárny alól érkező nagynyomású levegő megfújja a fékszárny fölső felületét, ezzel késleltesse az áramlás leválását. Az ekkor kialakuló nyomáskülönbség-kiegyenlítődés miatt a légáramlás a fékszárnyon marad, ezzel késlelteti az átesést (azaz az áramlásleválást).
• Junkers-féle fékszárny és csűrő – A szárny kilépő éle mögött és alatt a szárny teljes hosszában egy kis húrhosszúságú segédszárny van. A szárny és a segédszárny között állandóan rés van, ezzel biztosítva többlet megfújást a kitérített segédszárnynak. Ez kisebb sebességeknél használatos, mint például a Junkers Ju-87 Stuká-nál.

Fékszárnyak
c, Vezérsík
A vezérsík feladata a repülőgép vízszintes és függőleges irányú stabilitásához való hozzájárulás. A vízszintes és függőleges vezérsík elnevezése azok elhelyezkedéséből adódnak, és természetesen ellentétes (ill. 90 fokkal elfordított) irányú hatással rendelkeznek. A Vízszintes vezérsík hagyományos felépítés esetében (“hátső szárny” néven illetjük sokan) azért felel, hogy a gép fel-le irányú vezetése biztosított legyen. Nagyon sok dologtól függ, hogy ennek formája, mérete, “profilja” milyen, de alapvető feladata, hogy segítse a függőleges iránytartást (másodlagosan a sebesség-stabilizálást), és elősegítse a váratlan (aerodinamikai) reakciók csökkentését, szóval, hogy stabilizálja a repülési tulajdonságokat. (Ezért Stabilizátor névvel is szokták illetni.) Pl. ha egy gép leejti orrát, gyorsulva zuhanni kezd, illő lenne a farkát lenyomni, ezzel lassítani a zuhanást, valamint áttételesen csökkenteni a sebességét. Fordítva is igaz persze, bár az kicsit bonyolultabb folyamat. A kis hajtóerővel rendelkező gépek (ilyeneket láthatunk mi, halandóak) esetében, főleg a vitorlás gépeknél a vízszintes vezérsíkot tekintjük a (függőleges) repülési iránynak. Ehhez képest a “nagy” szárny néhány fokkal megemelt állásszöggel bír. (Értelmezhetjük fordítva is, a szárny állásszögéhez képest a stabilizátor állásszöge kisebb, tehát gyorsuláskor lenyomja a gép farkát). Ezzel elérjük, hogy gyorsulásnál a szárny (amin a lényegi felhajtó-erő keletkezik) felemeli a gép orrát, ezzel visszalassul a gépünk, adott esetben befejezi a zuhanást is.
A függőleges vezérsík szerepe lényegesen kevesebb, de a gyakorlatban nagyon bonyolult e-nélkül repülni; a gép oldal-irányú iránytartását segíti elő. Nem kormányzott gép esetében is jelentkezik a két “fél-szárny” között eltérő légellenállás, sok ok miatt. Ha a gép farkát nem vezetnénk meg, az jobbra-balra forgolódhatna, kül. egyéb kihatásaival együtt.
A vezérsíkok összességét farokfelületeknek is nevezik. Ezek a szárnyakhoz hasonló kialakításúak, de méretük kisebb és (nem a vezérsík fogalmához sorolandó) elfordítható kormányfelületük van. A vezérsíkok lehetnek T elrendezésűek, de lehetnek V alakban is, amikor a vízszintes és függőleges kormányzási feladatot két V alakban elhelyezkedő vezérsík látja el, illetve például a Concorde vagy a Tu–144-es repülőgépen nincs vízszintes vezérsík, hiszen a kellő mértékben hátranyúló szárnyvégeken az kombinált csűrő és magassági kormány látja el mindkét kormányzási feladatot.d, Futómű
A repülőgép futóművének feladata, hogy biztosítsa a repülőgép irányíthatóságát, amíg a gép a fel- és leszállás során a földön tartózkodik. További feladata, hogy felvegye azokat a dinamikus erőhatásokat, amely a talajjal történő érintkezés során a gépre hatnak.
Kerekes futóművek Gumikerekes futóművek, amelyek felfújt gumiabroncsokból állnak. Nagyobb terhelések esetén a kerekek csoportokat, extrém nagy súlyú gépeknél egész sorokat alkothatnak, a jobb terheléseloszlás elérése miatt. Alacsony sebességű gépnél a futómű rögzített, nagyobb sebesség elérése esetén a futóművet behúzhatóra építik, amely jobb áramlási tulajdonságokat, nagyobb sebességet és alacsonyabb fogyasztást tesz lehetővé. A két fő futóművet leggyakrabban a szárny alá, a törzs középvonalához szimmetrikusan helyezik el. Más esetben tandem rendszert építenek, amelyben a két fő futóművet a géptörzs alá egymás mögött helyezik el, ez esetben két segédfutómű kerül a szárnyak alá.
o Farokkerekes futómű Ebben az építési módban a kanyarodást vezérlő, alacsony építésű kereket a farokrész alatt rögzítik a gép törzséhez. A főfutóműveket jóval a gép súlypontja elé helyezik, hogy a fékezéskor csökkentsék az előrebukás veszélyét. Ilyen futómű-elrendezéssel hárompontos leszállást kell végrehajtani, vagyis mindhárom futóműre nagyjából egyidejűleg kell a terhelést helyezni. Felszálláskor először a farokfutót emelik el a talajtól, majd további sebesség gyűjtése után hagyja el a gép a földet.
o Orrkerekes futómű A törzs elejére építik be a kormányzó kereket. A főfutómű kerekei nem kormányozhatóak, ezeket a gép súlypontja mögé helyezik, hogy a gép álló helyzetben ne billenjen hátra. Leszálláskor a főfutók érik először a talajt, majd további lassulás után ereszkedik a gép az orrfutóra. A rendszer erős fékezés esetén is biztosítja a stabil helyzetet.
Úszótest Vízi repülőgépeken alkalmazott megoldás. A vízi repülőgépeken a kerekek helyett két úszótestet építenek a gép alá, amelyek a víz felszínén tartják a repülőgépet. Az úszótestek mereven vannak építve, nem behúzhatóak, ezért a légellenállásuk jelentős. Más megoldás szerint a gép törzsét csónaktestként alakítják ki, amely kedvezőbb aerodinamikai alakot eredményez. Az úszótest leszálláskor csak közegellenállást növelő eszközökkel fékezhető.
Szántalpas futóműRitka típus. Csak olyan helyen alkalmazzák, ahol hómezőre kell leszállni, nincs biztonságos vízfelület vagy szilárd talaj. Tipikusan a sarkkutatók által használt repülőgépeken alkalmazott megoldás.e, Hajtómű
• Robbanómotoros hajtómű. A hagyományos dugattyús motorok csak légcsavar segítségével tudják megtermelni a repüléshez szükséges vonó- és/vagy tolóerőt. Olcsó megoldás, de csak hangsebesség alatti repülést tesz lehetővé.
• Gázturbina:
• Légcsavaros gázturbina. Gázturbinás hajtómű közvetlenül forgatja a légcsavart. Hangsebesség feletti repüléshez nem alkalmas. A gázturbina kompresszora, turbinája és a légcsavart hajtó reduktor egy tengelyen helyezkedik el.
• Szabadturbinás hajtómű, vagy más néven tengelyteljesítményt szolgáltató gázturbina. A kompresszort és a légcsavart hajtó reduktort működtető turbinafokozatok külön tengelyen helyezkednek el. Elsősorban helikopterek működtetésére alkalmazzák.
• Sugárhajtómű:
• Lüktető sugárhajtómű. Egyszerű felépítésű, kis helyigényű sugárhajtómű, melynek elve a tüzelőanyag impulzusszerű meggyújtása, majd az égés során ez szolgáltat lüktető sugárhajtást hasonlóan a dugattyús robbanómotorokhoz. Főként pilóta nélküli fegyvereken (manőverező robotrepülőgépek) és rádiótávirányítású repülőgép-modelleken alkalmazzák.
• Gázturbinás sugárhajtómű. Tisztán a sugárhajtás elvét hasznosító hajtómű. Hangsebesség alatti, de hangsebesség feletti repülésre is alkalmas. A hajtómű a fúvócsőben nagy sebességre gyorsított égéstermékek reakcióerejét (tolóerő) használja ki. Transszónikus sebességtartomány felső határáig biztosít tolóerőt.
• Utánégetős gázturbinás sugárhajtómű. Olyan gázturbinás sugárhajtómű, amelynek a fúvócsövébe (utánégető terébe) üzemanyagot fecskendeznek. A befecskendezett üzemanyag hatására a tolóerő megnövekszik, de jelentősen nő a hajtómű üzemanyag-fogyasztása. A második generációs vadászrepülőgépekben kezdték alkalmazni őket, a szuperszónikus sebeségtartomány felső határáig hatékony, hiperszónikusra (Mach 3) már nem, vagy csak ideiglenesen (ld. MiG–25 hajtóművei).
• Torlósugár-hajtómű. A legegyszerűbb felépítésű sugárhajtómű, amely nagyon kevés mozgó alkatrésszel állítja elő a hajtáshoz szükséges tolóerőt belső kialakítása révén. Működéséhez a hajtómű beömlőnyílásán (szívótorok) beáramló levegőnek egy minimális sebességet el kell érnie (200-300 km/h), így ehhez kisegítő meghajtás szükséges (például hordozó repülőgép). Ilyen a ramjet és a scramjet. Nagy sebességű repülés érhető el vele (Mach 3-10).
• Kombinált sugárhajtómű. Ez a gázturbinás sugárhajtómű és a torlósugár-hajtómű összeépítése. Célja a két hajtóműtípus hátrányainak kiküszöbölése (hiperszónikus sebesség el nem érése és minimális beáramló légsebesség szüksége). Lásd az SR–71 Pratt & Whitney J58 hajtóműveit.
• Rakétahajtómű. Olyan sugárhajtómű, ami működéséhez nem használja fel a környező levegőt.

2.  Landing Gear
3.  Wing strut

9.  Fin and Dorsal

14. Door
15. Seat
16. Windshield
17. Engine Cowl
18. Spinner
19. Wheel Cover
20. Landing Light
21. Wing Tip Light

Hogyan érdemes elkezdeni modellezni?

10 fontos kérdés, mielőtt megvennéd az első robbanós repülőd?

Repülö modellek kezdöknek!

Vákuum szivattyú hűtőszekrényből

By , 2012. August 22 09:18

Már korábban is megfordult a fejemben, hogy jó lenne építeni egy kompresszort szórópisztolyhoz, de mivel rossz volt a motor, család meglepett egy “igazi” kompresszorral: nyomáskapcsolóval, tartállyal, csövekkel. Így a gondolataim eltávolodtak a témától, de most megint előjött üvegszálas laminálással kapcsolatosan, de most akompresszor másik vége kell.
Hazafelé tartottam egy nap egy lomtalanítási területen át, és megpillantottam őt, olyan kicsi, és magányos volt ott, a leselejtezett hűtőben. Hoztam is azonnal. Egy kis bogarászás után találtam egy videót a videómegosztón. Első kapcsolatnak tökéletes.

Belső felépítése: a leforrasztott burok alatt egy 2 tekercses motor helyezkedik el. Az elsődleges tekercs hajtja a motort normális üzem során, a segéd tekercs csak az indításnál szükséges; starter jellegű feladata van. A motor rotorja spirális csatornával van ellátva, és az viszi fel az olajat a karter aljáról és teríti szét a tetején, biztosítva a szükséges hűtést és az alkatrészek kenését (részben ezért a hűtők indítása nem ajánlott 5°C alatt). A tengely meghajt egy dugattyút, mely folytonos sűrítést és ritkítást végez, míg a szelepek a megfelelő nyomást a megfelelő rézcsőhöz irányítják.

Elektronika: a motor indításához az elsődleges tekercs nem elegendő. Ahhoz, hogy elinduljon a motorunk, szükség van a másik tekercs rövid-idejű aktiválásához. Legegyszerűbben egy nyomógombbal oldható meg. Hűtőszekrényekben ezt egy relé végzi, melynek elektromágnese sorba van kötve az elsődleges tekercsel és úgy van beállítva, hogy bekapcsoláskor a többletáram aktiválja, de az üzemi áram nem elegendő a behúzáshoz. Ez aktívája a relét, az bekapcsolja a másodlagos tekercset, amely elsődleges tekercsel együtt mozgásba lendíti a rotort. Erre az felvett áram üzemi értékre esik, és a relé kikapcsol. Na de mi a helyzet akkor, ha indulna a motor, de a másodlagos tekercsben szakadás van, a bekapcsoló relé beszorult és nem aktiválja a másodlagos tekercse, vagy éppen nem tudja lekapcsolni a másodlagos tekercset? Ilyenkor a motor melegszik. Hogy baj ne történjen, van a motorban egy őrszem, egy bimetál lemez, mely bizonyos érték főlőt bonja az áramkört és amikor a motor kihűlt, a folyamat kezdődik előröl. Ezért nem célszerű relé nélkül üzemeltetni a motor. Kikapcsolásról nekünk kell gondoskodnunk, de építhetünk hozzá automata kapcsoló is (a hűtőben egy hőkapcsoló gondoskodik erről).
Kompresszor Kompresszor tekercsei 02490
Átalakítás problémái: a legnagyobb problémát az okozza, hogy a motor nem “nyitót” rendszerre van tervezve. Zárt rendszerben üzemelve az olaj nem kap oxigént, így nem is savasodik, nem teszi tönkre a tekercsek lakkját. Ha a kompresszor valamelyest ki is fújja az olajat, zárt rendszernek köszönhetően az egyszer úgyis visszakerül a motorba. A port, vizet mint szennyező anyagot már nem is említem. De a gyakorlat azt mutatja, hogy van remény. Bár kétségtelenül nem lesz örök életű, de hobbi felhasználás mellett ez akar tíz évet is jelenthet. Íme pár megoldás:
DIY Silent Compressor

DIY Mini Silent Compressor

Most, ahogy a cél és a lehetőségek tisztázottak, neki lehet látni a munkának.

Motor tesz. Tehát, ahogy már volt róla szó, ez a motor két tekercses, de az egyikre csak az indításnál lesz szűkség. Ha a motorról lehántjuk az relét, akkor előkerül a három kivezetés. Méréssel megállapítható, mely a közös, és mely a két független érintkező (általam mért értékek az érintkezők között: 40, 35, 75 Ohm ). Ha visszahelyezzük a relét, akkor a háromszögben elhelyezett érintkezők közül a felső (közös) egy fekete cilinderes formájú hőrelé egyik érintkezőjével, a bal alsó pedig közvetlenül a tápkábelre van kötve. A két alsó tű között egy érme nagyságú PTC található, mely kapcsolja a másodlagos tekercset, és indul a motor.

kompresszor-01 kompresszor-02 hőbiztosíték kondenzátor kompresszor-05

Vizsgálgatva a motort, rájöttem, miért dobták ki a hűtőt – megadta magát a PTC.  -85 kPa-on túl Ideiglenesen pótoltam egy gombkapcsolóval. A kapcsoló kivezetéseit kétoldalú nyáklemezre forrasztottam, így az eredeti kapcsoló helyére akadálymentesen behelyezhető lett. A kapcsolónak csináltam egy kis helyet a külső borításon. A szívó csonkra húztam egy szilikon csövet, annak másik végére vákuummérőt. Eljött az igazság pillanata, megérte-e vesződni vele? Bedugtam a konnektorba a villát. A motor enyhén morog, de még nem indult el. Megnyomtam 1 másodpercre a gombot. A motor enyhén megrebbent, és hallani a sziszegést. Alig hallható a motor járása, de működik! A nyomásmérő mutatója határozottan elindult a -80kPa irányába, és hamarosan el is hagyta azt, megállapodva valahol a – 85. érték környékén. Biztató eredmények. Vannak, akik már itt abbahagyják az átalakításokat, de én még szeretnék tenni pár lépést, hogy tovább élvezzem munkám gyümölcsét, ezért a további munkálatok a motor élettettalmának a meghosszabbítását és az automatizálást célozzák meg.

Motor olajozása. A folyamat úgy néz ki, hogy az alján van kb. 2,5-3dl híg olaj (pl. transzformátorolaj, ásványi kompresszor olaj). A motor tengelye belelóg az olajba. Annak a tengelynek a közepén van egy spirális furata. Amikor elindul a motor, a tengely szálija az olajat, és minden kopó alkatrész boldog. Az eredeti olaj nem jó nekünk, mert oxidálódik, és ezután oldja a tekercsek lakkrétegét. Ezért ajánlott kimosni a kompresszort egy kis szintetikus olajjal, és feltölteni újal.

(Folyt. köv.)

Panorama Theme by Themocracy