Next Page of Pocket Aviation Previous Page of Pocket Aviation

Αεροδυναμική

Απλές αρχές και πρακτική

Η ανεμοπορία με το αλεξίπτωτο πλαγιάς είναι μοντέρνα και απλή και έτσι έχει γίνει δημοφιλής και προσιτή σε όλο τον κόσμο. Αυτή η εξάπλωση ανάγκασε τους θεωρητικούς να απλοποιήσουν ορισμένες βάσεις της αεροδυναμικής, με σκοπό την ευκολότερη κατανόηση της από τους ασχολούμενους με το άθλημα αυτό.
Ακολουθώντας αυτό το πνεύμα στο βιβλίο μου δέχομαι την γενική άποψη για τον νόμο του Bernoulli , καθώς και για το λόγο κατολίσθησης και τέλος στην πολική καμπύλη όπως περιγράφεται πιο κάτω.
Το αλεξίπτωτο πλαγιάς πετάει λόγω της αεροδυναμικής του πτέρυγας. Η ταχύτητα πτήσεως εξαρτάται από το σχήμα της πτέρυγάς του. Το σχήμα της πτέρυγας δίνεται από τον σχεδιαστή της, ο οποίος ράβει ανάλογα το υλικό κατασκευής.

Κατά την διαδικασία απογείωσης, ενώ τραβάμε την πτέρυγα για να έλθει επάνω μας, ο αέρας ο οποίος εισέρχεται από την εμπρόσθια πλευρά της πτέρυγας εγκλωβίζεται σε αυτήν δημιουργώντας μία εσωτερική πίεση η οποία διαμορφώνει το αεροδυναμικό σχήμα της πτέρυγας. Αυτός ο αέρας κυκλοφορεί καθώς εισέρχεται στο κέντρο της πτέρυγας και εξέρχεται από τα άκρα της χωρίς όμως η κίνηση αυτή του αέρα να επηρεάζει ιδιαίτερα την αεροδυναμική της πτέρυγας που δημιουργείται.

Σε αυτό το σημείο δημιουργείται το αεροδυναμικό σχήμα της πτέρυγας και αρχίζει να πετά στον αέρα. Έτσι αφού έχουμε επιτύχει την τεχνική φουσκώματος της πτέρυγας μπαίνουμε στην κατάσταση της πτήσης.
Κατά την πτήση της πτέρυγας, ο αέρας που συναντά η πτέρυγα αυτή και συγκεκριμένα το χείλος προσβολής, αναγκάζεται να διαχωριστεί σε δύο ροές. Λόγω κατασκευής της η πτέρυγα είναι σχεδόν επίπεδη στο κάτω της μέρος ενώ είναι ελλειπτική στο επάνω.


Μία ροή συνεχίζει ομαλά την πορεία της στο κάτω μέρος της πτέρυγας, ενώ η άλλη ροή του αέρα ακολουθεί μία πιο μεγάλη απόσταση, την οποία καλύπτει επιταχύνοντας. Αποκτώντας μεγαλύτερη ταχύτητα, καλύπτει στον ίδιο χρόνο μεγαλύτερη απόσταση και έτσι φτάνουν ταυτόχρονα οι δύο ροές στο πίσω μέρος της πτέρυγας.
Αυτή όμως η επιτάχυνση του αέρα στο επάνω μέρος της πτέρυγας σύμφωνα με τον νόμο της Φυσικής του Daniel Bernouli δημιουργεί ταυτόχρονη μείωση της πίεσης του διακινούμενου αέρα. Έτσι δημιουργείται υποπίεση στην επάνω πλευρά της πτέρυγας και αντίστοιχα υπερπίεση στην κάτω πλευρά της. Λόγω της διαφοράς αυτής των πιέσεων η πτέρυγα αποκτά άντωση. Μία αεροδυναμική δύναμη η οποία επιτρέπει στην πτέρυγα να πετά.


Κατά την πτήση της δημιουργεί ένα αντίθετο προς την κατεύθυνσή της άνεμο, ο οποίος ονομάζεται σχετικός άνεμος. Αυτός είναι ο άνεμος που νοιώθουμε στο πρόσωπο μας όταν πετάμε. Ο σχετικός άνεμος έχει ίση ταχύτητας με την ταχύτητα πτήσης. Πρακτικά η πτέρυγα αρχίζει να πετά όταν κατά την απογείωση έχει την δύναμη να μας “ελαφρύνει” από το βάρος μας και να μας απογειώσει.
Προχωρώντας σταδιακά την ανάλυση μας διακρίνουμε και άλλες αεροδυναμικές δυνάμεις.
Αντίθετη προς την άντωση είναι η δύναμή της βαρύτητας. Σύμφωνα με τον νόμο του Νεύτωνα κάθε αντικείμενο χωρίς υποστήριξη προς την δύναμη της βαρύτητας επιταχύνει προς το κέντρο της γης λόγω της δύναμης αυτής με επιτάχυνση 9,8 μ/δευτ2. και πρακτικά με μέγιστη ταχύτητα 220 χλμ/Ω.
Η συνισταμένη αυτών των δύο δυνάμεων, της άντωσης και της βαρύτητας, μπορεί να είναι οριζόντια και θα είχε ως αποτέλεσμα η πτέρυγα αυτή να πετά συνεχώς. Γεγονός που θα ήταν δυνατόν αν δεν υπήρχαν τριβές κατά την κίνηση της πτέρυγας:
 

 
1. Της τριβής της πτέρυγας με τον αέρα,
2. Aντίστασης η οποία προκαλείται πάνω στην πτέρυγα και
3. Των δινών που προκαλούνται στο πίσω μέρος της πτέρυγας.



Έτσι κατά την κίνησή της μέσα στην αέρα παράγεται μια άλλη δύναμη, η οπισθέλκουσα που οφείλεται στο σύνολο της τριβής που αντιμετωπίζει η πτέρυγα. Αυτή η δύναμη είναι αντίθετη προς την κίνηση της πτέρυγας και “φρενάρει” την κίνηση της, δημιουργώντας έτσι μία τάση σ’ αυτήν να κινηθεί προς τα κάτω.
Το αποτέλεσμα όλων των δυνάμεων, η συνισταμένη των αεροδυναμικών δυνάμεων, είναι το αλεξίπτωτο πλαγιάς να πετά. Ακριβέστερα να πετά προς τα κάτω. Πάντα το πτητικό μας μέσον πετά από πάνω προς τα κάτω. Κερδίζουμε ύψος μόνο επειδή ο περιβάλλον αέρας είναι ανοδικός, ανεβαίνοντας μαζί του ενώ κατολισθαίνουμε μέσα σε αυτόν.
Οι σχεδιαστές αλεξιπτώτων προσπαθούν να επιτύχουν μεγάλη άντωση με την μικρότερη οπισθέλκουσα, επιτυγχάνοντας μείωση της τάσης που έχει το αλεξίπτωτο να κατευθύνεται προς τα κάτω. Αντιμετωπίζουν προβλήματα και προσπαθούν να δώσουν την καλύτερη λύση, διότι π.χ. πτέρυγες με μεγάλο εκπέτασμα (πλάτος) και μικρή χορδή (βάθος) έχουν καλύτερη άντωση από άλλες με μικρό εκπέτασμα και μεγάλη χορδή για τα ίδια τετραγωνικά μέτρα επιφανείας. Μακριά πτέρυγα σημαίνει όμως ευπάθεια στα κλεισίματα, άρα απαιτείται προσπάθεια για ακαμψία της πτέρυγας. Δημιουργώντας μία ταχύτερη πτέρυγα, αντιμετωπίζουμε δυσκολία στην απογείωσή της και ευπάθεια στην πτήση της.
Αλλά αυτά είναι ο πονοκέφαλος των σχεδιαστών και ας μην μας απασχολούν τώρα, κατά την προσπάθεια μας να κατανοήσουμε τις βασικές αρχές της αεροδυναμικής.
Έτσι θα αναλύσουμε σε επί μέρους δυνάμεις τις βασικές δυνάμεις άντωση, βαρύτητα και οπισθέλκουσα, θα τις τοποθετήσουμε σε ένα αλεξίπτωτο πλαγιάς και θα ασχοληθούμε με τις γωνίες που προκύπτουν.

Σ.Α.Δ. : Συνισταμένη Αεροδυναμικών Δυνάμεων
Φ : Γωνία Πτήσης
Σ : Γωνία Στάσης
Π : Γωνία προσβολής
Β : Βάρος
Ο : Οπισθέλκουσα
Α : Άντωση

Επεξηγήσεις
Σ= Γωνία Στάσης είναι η γωνία μεταξύ κεντρικής χορδής (εγκάρσιου άξονα) της πτέρυγας και του ορίζοντα. Είναι θετική όταν είναι κάτω από τον ορίζοντα και αρνητική όταν είναι πάνω από τον ορίζοντα.
Π= Γωνία προσβολής είναι η γωνία η οποία δημιουργείται μεταξύ της κεντρικής χορδής (εγκάρσιου άξονα) της πτέρυγας και της κατεύθυνσης πτήσης (σχετικού ανέμου). Κυμαίνεται από 0° έως 20° περίπου (0°<Π<20°). Κάτω από 0° δεν δημιουργείται καθόλου άντωση και πάνω από 20° έχουμε απώλεια στήριξης.
Φ= Γωνία πτήσης είναι το άθροισμα της γωνίας προσβολής (Π)και της γωνίας στάσης (Σ).
Σχετικός Άνεμος λέγεται ο άνεμος που δημιουργεί η πτέρυγά μας κατά την κίνησή της στον αέρα. Είναι ο ίδιος άξονας, αλλά αντίθετης διεύθυνσης με την κατεύθυνση πτήσης.
Λόγος Κατολίσθησης= Διανυόμενη απόσταση /Απολεσθέν ύψος, (Λ.Κ.=Α/Υ).
Γωνία καθόδου είναι η γωνία που δημιουργείται από την κατεύθυνση πτήσης και τον ορίζοντα.
Γραμμή καμπυλότητας, είναι η γραμμή, η οποία αρχίζει από το χείλος προσβολής και καταλήγει στο χείλος εκφυγής μιας πτέρυγας και της οποίας κάθε σημείο απέχει ίση απόσταση από το πάνω και κάτω μέρος της. Το σχήμα της γραμμής αυτής καθορίζει τα αεροδυναμικά χαρακτηριστικά μιας πτέρυγας.

Next Page of Pocket Aviation Previous Page of Pocket Aviation