Кога минаха два месеца аз лично не разбрах. Докато писах първа част от поредицата за самолетното крило, си мислех, че до две седмици ще публикувам и втората, ама тогава и други неща си мислех, които още се бавят, редовните читатели знаят за какво говоря.
ОК, стига празни приказки, че работа имаме да вършим. В предишното издание разказах малко за движещите се повърхности по крилото – задкрилките, елероните и спойлерите (номера 1, 2 и 3 в следващата картинка), а сега ще си говорим за неподвижните – уинглети, гондоли, генератори на завихряния и малка жълта халкичка, която съм добавил като елемент на загадъчност и мистицизъм.
Уинглети
На първо време, да уточня, че наименованието уинглет (winglet) не е съвсем коректно. Това е търговското наименование, използвано от Боинг и се имат предвид пластините на края на крилото. В същото време, Еърбъс използват едно по-изчанчено и му казват wingtip fence, а пък новата им версия, която е почти 1:1 с тази на Боинг, й казват sharklet. Ако трябва да сме безкрайно издържани, правилният термин е wingtip device, който вече може да се разклонява на wingtip fence, winglet, sharklet и т.н. Ама става голям главобол, затова уинглет и това е.
Целта на уинглета е проста – увеличаване на ефективността на крилото, намаляване на въздушното съпротивление спрямо крило без уинглет, респективно намаляване на разхода на гориво. Как се постига този ефект? И преди съм споменавал – въздухът под крилото е с високо налягане, а този над е с ниско. Представете си за секунда какво се получава, когато този въздух, който притиска крилото отдолу, стигне края му. Чисто и просто опитва да се качи отгоре! При смесването на потока с високо налягане отдолу и този с ниско отгоре се получава едно завихряне, което разбълниква въздуха върху края на крилотo, съответно тази част губи ефективност спрямо по-вътрешните части, където въздухът успява да си обтече крилото безпроблемно и чисто. Целта на уинглета е да предотврати до известна степен смесването на потока в края на крилото, като така ефективността се запазва по цялата му дължина. Визуализирано е в следващата картинка – вляво е завихрянето без уинглет, а вдясно – с уинглет.
Виждате, че когато имаме уинглет, завихрянето на първо време е доста по-малко, на второ време е изнесено сравнително нагоре от главната повърхност на крилото. Ще кажете, след като ползите са толкова очевидни, защо всички самолети ги нямат, и след като е толкова лесно решение, защо го има чак в последните години и то не на всички самолети? Отговорът е, че това все пак е допълнителен елемент, който освен че добавя собственото си тегло, добавя и още подсилки, които са необходими в крилото, за да поддържат структурата на уинглета. А допълнителното тегло пък е екстра необходимо гориво, което малко неутрализира ползата. Не на последно място, уинглетите хич не са евтини, ето цените са поставянето им, ако фабрично не са излезли със самолета – започват от $545 000 и стигат до над $2 000 000.
Така че за стар самолет, който да речем има още 5 години живот, няма смисъл да се инсталират уинглети тепърва, но като цяло ползата е доказана и почти всички нови машини в днешно време имат или уинглет, или подобно устройство на края на крилото. Важи с особена сила за А380, който е огромен и ако нямаше wingtip fence, щеше да му е необходимо по-голямо крило, а то щеше да създаде главоболие по летищата.
Малко като оф-топик, но вихрите зад самолета са особено любопитна тема, която може би ще остане да бъде дискутирана друг път. Вгледайте се при кацане и излитане – ако въздухът навън е влажен, около задкрилките ще се формират тънки струйки нещо като дим – това са кондензиралите вихри. Можете да видите цялата красота на феномена на следващата снимка, а ако искате много други, потърсете в airliners.net по ключови думи “wingtip vortex”. Снимки бол, за съжаление, нямам право да ги качвам директно.
Гондоли
Тук хич не съм сигурен дали е правилен терминът, но някъде го бях засякъл. Крайно време е да се образовам как са общоприетите български преводи, но май няма за кога. Та гондолите са тези неща, които стърчат зад крилото.
Основната им функция е доста прозаична – те просто осигуряват аеродинамична обвивка на механизма, който е необходим да задвижи задкрилките. Включвам ги в обзора по две причини: първо, доста значимо присъствие са и е нормално човек като погледне крилото, да се запита каква функция точно вършат; и второ – 2 любопитни феномена, за които ми се ще да разкажа, са индиректно свързани с гондолите.
Ако погледнете горната снимка, на втората гондола отвън навътре виждате една малка черна тръбичка – това е изходът за изхвърляне на гориво, т.нар. fuel dumping. Самолетите са конструирани при нормална експлоатация да кацат много по-леки, отколкото излитат, което е логично с оглед на изхарчените тонове керосин по време на полета. Е, от време на време, дали поради повреда в двигател или медицинска причина, се налага полетът да се преустанови и да се кацне на най-близкото възможно летище. Пълен с гориво до дупка самолет може и да успее да кацне без да се разпадне и да му стигне дължината на пистата, но като цяло не се препоръчва и безопасността не е гарантирана – в най-добрия случай ще е необходима смяна на ключови носещи компоненти, които чисто и просто не са конструирани за подобни натоварвания.
В този случай е необходимо самолетът да се отърве от част от излишното тегло, което става като се изхвърли гориво през въпросната тръбичка. Представителите на една моя любима теория на конспирацията за пръскащите ни самолети редовно предоставят клипчета от fuel dumping като неопровержимо доказателство, без да са наясно, че процесът е напълно нормален.
httpv://www.youtube.com/watch?v=bOl3S_NWW0M
Вторият любопитен феномен свързан с гондолите е, че служат за по-плавен преход на фронталното сечение на самолета. Сега ще обясня какво означава това. По странни аеродинамични принципи, когато дадено тяло наближи звуковата бариера, въздушното му съпротивление расте рязко. За да се минимизира този ефект, е необходимо фронталното лице на тялото да не претърпява резки промени във формата си. Например, ако имаме цилиндър за тяло на самолет и му добавим крило, трябва леко да намалим диаметъра на цилиндъра там, където крилото започва, за да задържим стойността на фронталното лице. Това важи особено за свръхзвуковите машини като Конкорд, които погледнати отпред, имат формата на бутилка от кока кола – започва с острия връх, плавно сечението се увеличава, а когато се появи крилото, тялото почва да се стеснява, за да компенсира допълнителната площ.
Ето го в Уикипедиа: цък. Феноменът е открит от Уиткомб, който е може би човекът, отговорен най-много за развитието на аеродинамиката. Освен това правило, той е изобретил и модерните профили на крилата, както и споменатите вече уинглети. Тук идват вече гондолите, тяхната форма и плавният им завършек спомагат да няма резки скокове във фронталното лице на самолета, причинени от внезапния край на крилото.
Генератори на завихряния
Vortex generators, поредния термин, чийто превод ми е неясен, но мисля генератор на завихряния е сполучливо. Това са малките стърчащи пластинки, нахвърляни по крилото, често на кратко разстояние един от друг.
Най-лесно може да се обясни функцията им чрез кратък анализ на един от основните аеродинамични обекти, с които ни застрелват още в първи курс – топката за голф. Тя, както предполагам знаете, е покрита с едни трапчинки, чиято цел е да намалят въздушното съпротивление, респективно, ако топката е ударена с дадена сила, да успее да стигне по-далече.
Как точно го постигат трапчинките ще разберем от следващата картинка, която нафлясках набързо на Paint и за чието качество покорно се извинявам, но е след полунощ и не ми се занимава с изобразително изкуство.
Нека преди да започнем, да отбележим, че въздушното съпротивление е два вида – pressure drag и friction drag. Pressure drag е съпротивление, причинено от профила на тялото, поставено във въздушния поток. Това е силата, с която вятърът натиска ръката ви, ако я поставите перпендикулярно на потока. Вторият вид е friction drag, т.е. съпротивлението, причинено от триенето на частичките въздух с повърхността на тялото. Това е съпротивлението, което горната част на ръката ви усеща, ако я поставите успоредно на вятъра. Общото съпротивление при скорости, по-ниски от тази на звука, е сборът от двата компонента: pressure drag + friction drag.
Така. Отгоре имаме гладко топче, черните линии бележат пътя на въздушните частички, т.нар. streamlines. За да не се разкъса потокът, трябва тялото да е лесно обтекаемо, за съжаление, кръглото топче има доста “тъп” нос и моментално разкъсва ламинарния (т.е. такъв, който тече равномерно и праволинейно без разни вътрешни завихряния) поток, което увеличава въздушното съпротивление. Защо го увеличава ще попитате? Ами зад разкъсания поток се получава нещо като сянка, т.е. дали тялото е топче или нещо по-голямо като синьото триъгълниче в случая е почти еднакво, съответно pressure drag расте главоломно, въпреки че почти нямаме friction drag, защото въздухът не се отърква в повърхността на топчето. Дотук добре – имаме “тъпо” тяло, разкъсан поток и рязко покачване на общото съпротивление, причинено основно от pressure drag.
Нека сега видим долната картинка, там имаме голф топче, нещо, което е изобразено с леко рошавата му повърхност. При допира на въздушния поток с трапчинките, те моментално го правят от ламинарен на турболентен, т.е. такъв с всякакви вътрешни завихряния, означено от червената рошавост на streamline-ите. Характерно за турболентния поток е, че не се разкъсва толкова лесно, т.е. седи по-прилепнал по повърхността дори на “тъпи” тела. Генерално това не е желан ефект, защото туболентният поток, бидейки силно прилепен към повърхността, увеличава friction drag-a. Но в случая нямаме разкъсване, което пък намалява рязко prеssure drag-a, и общото съпротивление е по-ниско, следователно топчето лети по-надалеч. Екстра бонус от вихрите на изкуствено генерирания турболентен поток е, че част от въздуха в хаотичното си въртене прави завой зад топчето и така го “побутва” напред – допълнителен положителен ефект.
Малко е объркващо цялото това нещо, особено в сравнение с казаното в параграфа с уинглетите, където завихрянията носят негативен ефект и увеличават съпротивлението, а в случая с голф топчето – носят положителен и го намаляват. Цялата магия е в баланса между pressure drag и friction drag. Т.е. стараем се максимално да осигурим прилепен ламинарен поток – така имаме нисък pressure и нисък friction drag. Но ако знаем, че някъде има точка, в която потокът би се разкъсал, е по-добре там някак да създадем турболентен поток, защото той ще задържи прилепването за по-дълго време, пък макар и с плащането на известна цена чрез увеличен friction drag.
Точно това е целта и на генераторите на завихряния по крилото, те са аналогични на трапчинките по голф топчето. Инженерите са сметнали, че точно в тази зона потокът би се разкъсал, затова се опитват да го прилепят чрез тези пластинки. Погледнете следващата снимка. Не е случайно, че генераторите са поставени точно пред елерона – целта им е да осигурят прилепнал поток за повишена ефективност на елерона. В противен случай може потокът да се разкъса, елеронът да попадне в сянката и да не успее да генерира необходимите сили за завой.
Генераторите са нещо като аеродинамични “кръпки” и са символ на не много оптимизиран дизайн. Крилата на Airbus-ите например нямат нужда от тях, но съм сигурен, че това е качество, което носи негативи в друга област. Целият аеродинамичен дизайн е постоянни компромиси и идеално решение няма.
Малка потайна жълта халкичка
Стигнахме и до десерта – загадъчната халкичка, оцветена обикновено в жълто или оранжево. С достатъчно теория ви наблъсках, тук ситуацията е по-лесна за разбиране.
При евакуация през аварийния изход на крилото, първият пътник, който излезе, ще закачи за нея въже. Така един вид ще се формира нещо като парапет, за който да се държат всички пътници, които излизат на крилото. При самолетите, които имат и пързалки в аварийните изходи на крилата, може края на пързалката да се закачи също за халката, след като се надуе. Яркият цвят е необходим, ако е извършено приводняване –тогава, ако беше сива и крилото е леко потопено, ще е трудно да се намери.
Ами това е, вече сте полуексперти по самолетни крила! Мисля да продължим поредицата с двигатели, колесници, опашки, кабини, лека полека да разкостим целия самолет, какво ще кажете? Всъщност, ако мислите, че прекалявам с техническите детайли или пък че техническите детайли са твърде малко, кажете си, сам трудно ще намеря баланса без да ми подскажете.
[social_share\]
Много хубав анализ, Благодарим. Не бях наясно с “генераторите на завихряния”, но те разбрах напълно защото съм учил малко “fluide dinamics”, ама друго си е лесно и смляно и с по-малко формули да ти го каже някой :)
Поздрави и продължавай все така!
“Вгледайте се при кацане и излитане – ако въздухът навън е влажен, около задкрилките ще се формират тънки струйки нещо като дим – това са кондензиралите вихри. ”
Нема кого да излъжеш, всички знаем какво е всичко, което се появява около самолетите във въздуха и коя тайна организация се опитва да ни трови!
http://dreal.net/wiki/index.php/%D0%90%D1%85%D0%BC%D0%B5%D0%B4_%D0%9C%D0%B5%D1%80%D1%87%D0%B5%D0%B2
По-скоро ей това е: http://www.youtube.com/watch?v=1uwOL4rB-go :)
За следващата техническа публикация не е необходимо да чакаш оставка на правителството или друг подобен катаклизъм, Георги! :) Предлагам следващата техническа публикация да е за опашката, за да довършим аеродинамиката.
Иначе в Перник има един гараж, където могат да ти поставят “уингуети” за много по-малко пари от половин милион долара :)
Ох, пернишкия спойлер, как пропуснах да го спомена и в двете издания…
Извинявам се за лаишкия въпрос или ако е било обяснявано вече, но каква роля играят множеството „пръчици”, които стърчат в края на крилото? Добре се виждат на последната снимка.
Не е лаишки въпроса :) Служат за отвеждане на статичното електричество, което може да се натрупа.
О, какво било! Всеки път им се зверя и се чудя, каква роля имат :). Благодаря!
Още, още!
:)
Аз специално предпочитам с повече технически детайли, да видим и други какво мислят.
Ами малко ме е страх от уравнения, че първо много трудно се визуализират, второ може да доскучеят…знам как става, нали и аз в момента съм се заровил в такива :) Ще гледам следващото издание да е малко по-техническо, да не говорим, че ако е за опашката ще се наложи…
Иначе ако имаш някой въпрос стреляй смело :)
Супер статия! Много интересна и с изобилие от технически детайли. Смело продължавай в същия дух. Чакам статии 3, 4, 5, 6…
Георги, техническото ниво си е тамън! Все пак тук трябва да влизат и да четат не само инженери ;) На мен статията ми беше много интересна, отново. В един момент обаче се загубих в осмислянето на голфърското топче, но като препрочетох обяснението, взе че ми просветна.
Ако за опашката се налага да има 2-3 формули, ще ги преглътна :)
P.S. “Вляво – с уинглет, вдясно – без уинглет. Изт: Ariadacapo/Wikipedia” – трябва да ги размениш посоките.
Радвам се, че си имал желание да препрочетеш обяснението. Ако се каже с едно изречение “трапчинките по топчето намаляват съпротивлението” според мен ще е доста опростено, а не знам по какъв по-лесен начин да обясня защо точно намаляват съпротивлението…
Ей сега ще го оправя :)
их, НайПосле! :) Наложи се да си опресня и предното :) И на мен ми се ще повече детайл, нали целта е да стане толкова ясно, колкото може да понесе неспециалист. На който му идват в повече формулите – да ги прескача ;) Освен това имаш дарба да обясняваш – интересът ще се запази :)
Разкоствай, разкоствай… като се върнеш от Америка ще пишеш за `цели` машини, поне се надявам де :)
Ох, и аз се надявам да пиша, но тия целите машини и те ще трябва да се разделят на постове. Абсурд е да пиша за Конкорд в 5-6 параграфа…
Извинявам се, че е малко извън темата, но тези дни ми се завъртяха две технически питания в главата, но не намирам правилното място да ги споделя. Та питам се какво налага:
1. Сенниците на прозорците да са вдигнати при излитане и кацане?
2. Всички електронни устройства да са изключени по време на полет? Всъщност всички ЕЛЕКТРОННИ устройства или само КОМУНИКАЦИОННИТЕ?!? Примерно може ли просто да си гледам филмчета на лаптопа по време на полет?!?
1. Сенниците са отворени, ако се наложи спешна евакуация да знаеш и виждаш какво става навън. Това е причината при нощно излитане и кацане да се затъмнят лампите – по този начин очите ти привикват с тъмнината, и ако се наложи да излезеш спешно от самолета няма да си като слепец със свити зеници и на очите да им е необходимо време тепърва да привикват.
2. Само комуникационните. Нямаш проблеми да гледаш филмче на лаптопа, да слушаш музика дори на телефона стига да е в airplane mode.
По време на излитане и кацане всички електронни устройства трябва да са изключени – дори фотоапарат са ме карали да изключвам. По време на полет – само тези, които осъществяват някакъв вид безжична комуникация. Например детските колички с дистанционно управление са забранени :)
http://www.cathaypacific.com/cpa/en_HK/helpingyoutravel/electronicdevices
А аз си щракам ли, щракам по време на излитане и когато наскоро чух някаква леля да обяснява как и фотоапаратът трябвало да е изключен, защото бил електронно устройство, щях да й се изсмея на тъпотията… :О
Мне, изключваш всичко наред и не се занимаваш. Може да е тъпотия, ама ако не е толкова грубо правилото ще се почне една проверка постоянна кое устройство излъчва и кое не…няма нужда от чак такова усложнения, особено когато преди излитане екипажа си има предостатъчно друга работа.
Ако питаш стюардесите дали може да снимаш, вероятността да ти разрешат е много голяма :)
браво, жоро, отдавна не бях чел нещо с по-голям интерес и захлас от тия две статиийки за самолетните крила… и нямам нищо против колкото се може повече технически детайли и подробности, даже и няколко формулки бих преглътнал…чакам с нетърпение още такива статии, особено за опашките и двигателите…
ОК, ще го имам предвид :)
Не е по темата за което предварително се извинявам но прочетох следното в обява на тур агенция и просто не се сдържах да го публикувам:
“Свободна програма за разглеждане самостоятелно на музеи – Лувъра, Мадам Орсо и др.”
Изглежда в Париж се е появил нов музей :)
ХАХАХАХ, много лауреати за тъпомера ми се събраха тая седмица, но победителя може да бъде само един :)
Ето и линк към самата оферта да не каже някой че си правя свободни съчинения: http://bg.kolektiva.net/travel/izzhivejte-romantikata-v-grada-na-ljubovta-parizh-1.html
Моментално потърсих в гугъл за да си имам букмарк за тъпомера, и излезнаха една камара все ваучерни сайтове. А въпросната агенция на официалния си сайт, дори не могат да напишат “екскурзия” правилно :)
Мисля, че преди две-три седмици не присъди тъпомер, така че би трябвало да ти е останала една статуетка някъде… ;)
Те статуетки се намират, достойни кандидати се търсят…хм, дойде ми една идея, нека видим как ще се развие и утрешния ден :)
А когато се наложи да се изхвърля самолетно гориво, при принудително кацане,как се подбират местата,където то да бъде изхвърлено- все пак не се е случвало над моя град да се изсипе самолетно гориво, правят ли се значителни отклонения от маршрута на полета, за да се намери подходящо място, където безопасно да се изхвърли горивото…
Внимава се да се изхвърля извън населени места, но предполагам това не винаги може да се гарантира. Иначе самото гориво много лесно се изпарява и почти нищо не достига до земята.
Очаквам с голямо нетърпение да стигнете до темата за пилотската кабина и ще ми е много интересно, ако започнете темата с “таблото на отказите”, което се намира над главите на пилотите и на което са инсталирани около 400 лампички и бутончета, сигнализиращи за всеки един възможен отказ или отклонение от параметрите и сигурността на полета и ще ми е интересно дали ще можете да ги изброите всичките или да опишете кое за какво е и кога се активира-:)
Ееее, това ще ми е свръх сили, но ще видим какво може да се направи по въпроса :)
Bezbroi blagodarnosti,za napalno dostupniya nachin na obyasnenie na principa na poleta i deistvieto na samoletnite sistemi.Ochakvam sledvashtite publikacii.Blagodarya
Здравей, много хубава статия, с нетърпение очаквам информация за кабината :))
Е,очакваме вече след Ню Йоркският дневник да се върнем на самолетните теми- давай сега да разперушиним пилотската кабина,опашката и нещата, които се намират под салона за пътници-багажно отделение,резервоари,и онзи „ вентилатор„,който се спуска автоматично като последното Асо в ръкава, когато двигателите не работят, а самолета трябва някак си да се добере до земята и да кацне…А и да не забравиш да включиш и темата за радиомаяците-онези междинни точки ,през които трябва да премине самолета – които му служат за ориентири…
Ох, едно по едно. Едно обзорче първо тоя петък да понаваксаме с новините, после ще видим :)
Едно голямо БЛАГОДАРЯ за положения труд да се ограмотиме,да ни го преведеш на достъпен български и на търпението да отговаряш на смешни и не много умни въпроси зададени от нас:-))
И още един път благодарско за информацията.Ако знаеш само как ме спасяваш …..от две много любопитни деца на 8 и 5 г.:-))
Ми ако имат въпроси да задават смело :)
Здравей Георги,
поздравления за добрият материал и положените усилия!
Конкретно за уинглетите- как ще се променят характеристиките на потока, ако върхът на уинглета сочи надолу, а не както при боинг и еърбъс нагоре?Не е ли по-добре завихрянето на потока да се ограничи с уинглет, който сочи надолу и препречва пътят на потока , като не му позволява да се изкачи нагоре?
Поздрави
К.К.
Здравей,
на практика не мисля, че ще има кой знае каква разлика, всъщност такива уинглети има в малките и ултра леките самолети: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Grob_G103C_Glider.jpg . За големите мисля, че има значение и разстоянието до земята, имаше навремето един самолет, който кацна с много остър вираж, и ако уинглета сочи надолу може да опре в земята и да се счупи. Друго, за което се сещам, е че ако е надолу е възможно потока в долната част, в края на крилото доста да се разбърка от блокираното завихряне, което да намали ефективността, а когато е насочен нагоре, то оставяш място на завихрянето да напусне долната част и чак после го блокираш.
Ако сте забелязали,има крила и със симетрични уинглети(аеродинамични шайби)т.е.отгоре и отдолу.Така че сте прав.
Здравейте ;) скоро Ви открих и съм силно впечатлена от ентусиазма на писателя. Помогна ми много за материали, които търсех в добре обяснена и съкратена форма. Та за “гондолите” – наричат ги “гребени” в българските учебници по аеродинамика ( и аз да дам, каквото мога за момента… и продължавам с Анатомия на крилото :) )
Мерси :)
Адмирации за положения труд и увлекателните обяснения!
Интересни са ми тези неща, които стърчат зад гондолите, елероните и уинглетите – на последната снимка се виждат особено ясно. Нещо ми се върти из главата, свързвам ги с антистатични разрядници, но не мога да си спомня със сигурност дали това е предназначението им. Ще се радвам да споделиш нещичко и за тях. :)
Поздрави!
Точно това е :) Триенето на въздуха в повърхността на крилото създава доста сериозно статично електричество и целта на тези неща е да ги отвеждат.
По отношение на “гондолите”: гондоли имат двигателите. Това са просто обтекатели.
А Александрина не си е научила урока :) Гребените имат различна функция и се намират на друго място.
Много благодаря за подробните обяснения, това е едно перфектно обяснение за хора, които се интересуват от самолети..отново много благодаря за труда!
Страхотна информация ни поднасяте! Продължавайте в сьщия дух! Чета с голямо удоволствие статиите Ви!
Има български термин за уинглетите-аеродинамични шайби.Добре е обяснено защо са необходими.А възникващото съпротивление при липсата им се нарича индуктивно съпротивление на крилото.