Distribuţia presiunii pe aripă

Din experimente efectuate pe modele aerodinamice şi pe avioane, s-a stabilit că, aerul care curge de-a lungul suprafeţei unei aripi la diferite unghiuri de atac, formează regiuni de-a lungul suprafeţei în care presiunea este negativă, sau mai mică decât cea atmosferică, şi regiuni în care presiunea este pozitivă, sau mai mare decât cea atmosferică. Această presiune negativă de pe suprafaţa superioară creează o forţă relativ mai mare pe aripă decât cea cauzată de presiunea pozitivă care rezultă din aerul care loveşte suprafaţa aripii inferioare.


Distribuţia presiunii şi schimbările centrului de presiune la modificarea unghiului de atac

Distribuţia presiunii şi schimbările centrului de presiune la modificarea unghiului de atac


Figura de mai sus prezintă distribuţia presiunii de-a lungul unui profil aerodinamic la trei unghiuri de atac diferite. Media variaţiei presiunii, pentru orice unghi de atac dat, se menţionează ca fiind centrul de presiune (CP). Forţa aerodinamică acţionează prin intermediul acestui CP. La unghiuri de atac mari, CP se deplasează în faţă, în timp ce la unghiuri de atac mici CP se deplasează în spate. În proiectarea structurilor de aripă, această mişcare a CP este foarte importantă, deoarece afectează poziţia sarcinilor impuse de aer pe structura de aripă. Echilibrul aerodinamic şi controlul unui avion sunt guvernate de schimbările CP-ului.

Presiunea scăzută de pe suprafaţa superioară

Dacă aripa este înclinată astfel încât fluxul de aer să o lovească la un unghi anume (unghi de atac), aerul care se deplasează pe suprafaţa superioară este forţat să se mişte mai rapid decât aerul care se deplasează pe partea inferioară. Această viteză accelerată reduce presiunea de pe suprafaţa superioară. Aplicând principiul de presiune a lui Bernoulli, creşterea vitezei aerului care se deplasează pe partea superioară la un profil aerodinamic produce o scădere a presiunii. Această presiune scăzută este o componentă a portanţei totale.

Presiunea ridicată de pe suprafaţa inferioară

Un anumit procent din portanţă este generat de presiunea de pe suprafaţa inferioară. Din cauza modului în care fluxurile de aer curg pe suprafaţa inferioară, rezultă o presiune pozitivă, în special la unghiuri de atac mai mari. Dar există şi un alt aspect al acestui flux de aer care trebuie luat în considerare. Într-un punct, foarte aproape de marginea în care fluxul de aer părăseşte profilul, acesta este practic oprit (punct de stagnare) şi apoi creşte treptat viteza. La un moment dat lângă marginea în care fluxul părăseşte profilul, ajunge din nou la o viteză egală cu cea de pe suprafaţa superioară. În conformitate cu principiul lui Bernoulli, în cazul în care fluxul de aer a fost încetinit pe suprafaţa inferioară, o presiune pozitivă ascendentă a fost creată. Pe măsură ce viteza fluidului scade, presiunea trebuie să crească. Având în vedere că diferenţa de presiune dintre suprafaţa superioară şi inferioară a profilului creşte, creşte şi portanţa totală.

Doar diferenţa de presiune dintre suprafaţa superioară şi inferioară a unei aripi nu poate produce portanţa totală. Principiul lui Bernoulli şi Legile lui Newton sunt în lucru ori de câte ori portanţa este generată de un profil aerodinamic.



Data publicării: 22 aprilie 2012Categorie: Structură