Lentokoneita ja niiden tekniikkaa ja ominaisuuksia

[QS]

Suosittelen QS:ää poimimaan Kontran referoimasta kuvauksesta mielestään virheelliset kohdat, niin voidaan keskustella niistä ja ehkä löydetään konsensus.

Okei

siiven profiililla tietysti tarkoitus kääntää se ilmavirtaus pyörteettömyyden ja häviöttömyyden lisäksi mahdollisimman jyrkässä kulmassa alaspäin.

Kursivoitu on väärin. Siiven normaalikonfiguraatiossa tavoite, on että virtaus kääntyy mahdollisimman vähän alas päin.

[Eusa]

Suosittelen QS:ää poimimaan Kontran referoimasta kuvauksesta mielestään virheelliset kohdat, niin voidaan keskustella niistä ja ehkä löydetään konsensus.

Okei

siiven profiililla tietysti tarkoitus kääntää se ilmavirtaus pyörteettömyyden ja häviöttömyyden lisäksi mahdollisimman jyrkässä kulmassa alaspäin.

Kursivoitu on väärin. Siiven normaalikonfiguraatiossa tavoite, on että virtaus kääntyy mahdollisimman vähän alas päin.

Jyrkkä kulma on kehno sananvalinta yleiseen lausumaan, kyllä - keskimääräinen ilman siirtyminen tarkastellaan pystysuunnassa ja siiven suhteen sitä siirtyy aikayksikössä sen verran mitä paine-eroon tarvitaan. Riittävä paine-ero saavutetaan suuressa nopeudessa pienemmällä siipikulmalla, koska molekyylejä on runsaammin käytettävissä. Nousuvaiheessa toki mahdollisimman jyrkkä kokonaiskulma on tarpeen.

Kontran lapsukset ovat vanhalle miehelle kohtuu lieviä. Se kirjareferaatti on neutraali kommentoitava teksti.

[QS]

Se kirjareferaatti on neutraali kommentoitava teksti.

Selvä, hyvin yleisellä tasolla näin aluksi: Nostovoima muodostuu kolmesta osa-alueesta, joista yksikään ei sulje pois toista: a) Virtauksen kääntyminen alas jättöreunalla, b) virtauksen nopeuden kasvaminen yläpinnalla ja pieneneminen alapinnalla, sekä c) paine-ero ylä- ja alapinnan välillä.

Kaikki kohdat a) - c) ovat mukana nostovoiman muodostumisessa, ne eivät siis ole vaihtoehtoisia selityksiä. Teaserinä mainittakoon, että kohta a) voi toteutua myös negatiivisella kohtauskulmalla, jolloin jättöreunan downwash aiheutuu yläpinnan kaarevuudesta, ei siitä, että alapinta kääntää virtauksen alas.

Siipi tuottaa nostovoimaa, kun 1) profiili on kaareva yläpinnalta, tai 2) kohtauskulma on positiivinen. Käytännön elämän siivessä molemmat 1) ja 2) ovat käytettävissä, mutta kohta 1) on riittävä (kohta 2 saa olla jopa negatiivinen). Vastakkaisena esimerkkinä suora laudanpätkä, joka tuottaa nostovoimaa vain, kun kohta 2) on voimassa.

Toinen teaseri: Nostoivoimavektori, joka yleensä määritellään nostovoimakeskiöön (joka on lähempänä siiven johtoreunaa kuin jättöreunaa) muodostuu kohdan c) seurauksena. Kohta c) mahdollistuu, kun kohdat a) ja b) ovat voimassa.

[pähkäilijä]

Suosittelen QS:ää poimimaan Kontran referoimasta kuvauksesta mielestään virheelliset kohdat, niin voidaan keskustella niistä ja ehkä löydetään konsensus.

Okei

siiven profiililla tietysti tarkoitus kääntää se ilmavirtaus pyörteettömyyden ja häviöttömyyden lisäksi mahdollisimman jyrkässä kulmassa alaspäin.

Kursivoitu on väärin. Siiven normaalikonfiguraatiossa tavoite, on että virtaus kääntyy mahdollisimman vähän alas päin.

Jyrkkä kulma on kehno sananvalinta yleiseen lausumaan, kyllä - keskimääräinen ilman siirtyminen tarkastellaan pystysuunnassa ja siiven suhteen sitä siirtyy aikayksikössä sen verran mitä paine-eroon tarvitaan. Riittävä paine-ero saavutetaan suuressa nopeudessa pienemmällä siipikulmalla, koska molekyylejä on runsaammin käytettävissä. Nousuvaiheessa toki mahdollisimman jyrkkä kokonaiskulma on tarpeen.

Kontran lapsukset ovat vanhalle miehelle kohtuu lieviä. Se kirjareferaatti on neutraali kommentoitava teksti.

Molekyyleihin vaikuttaa paitsi siipikulma, myös nopeus. Jos nopeus 2x, niin molekyylitkin menee lähes 2x. Toki silloin loivennetaan siipikulmaa.

[Eusa]

Se kirjareferaatti on neutraali kommentoitava teksti.

Selvä, hyvin yleisellä tasolla näin aluksi: Nostovoima muodostuu kolmesta osa-alueesta, joista yksikään ei sulje pois toista: a) Virtauksen kääntyminen alas jättöreunalla, b) virtauksen nopeuden kasvaminen yläpinnalla ja pieneneminen alapinnalla, sekä c) paine-ero ylä- ja alapinnan välillä.

Nähdäkseni kohta c on kohtien a ja b antama kontribuutio, ei erillinen mekanismi.

[QS]

Se kirjareferaatti on neutraali kommentoitava teksti.

Selvä, hyvin yleisellä tasolla näin aluksi: Nostovoima muodostuu kolmesta osa-alueesta, joista yksikään ei sulje pois toista: a) Virtauksen kääntyminen alas jättöreunalla, b) virtauksen nopeuden kasvaminen yläpinnalla ja pieneneminen alapinnalla, sekä c) paine-ero ylä- ja alapinnan välillä.

Nähdäkseni kohta c on kohtien a ja b antama kontribuutio, ei erillinen mekanismi.

Tässä oli implisiittisesti systeemiksi ajateltu ilmamassassa liikkuva siipi, eli siis virtaus kulkee siiven etureunalta jättöreunalle.

Siksi kirjoitin: Nostoivoimavektori, joka yleensä määritellään nostovoimakeskiöön (joka on lähempänä siiven johtoreunaa kuin jättöreunaa) muodostuu kohdan c) seurauksena. Kohta c) mahdollistuu, kun kohdat a) ja b) ovat voimassa.

Mutta yleistäen kohta c) ei vaadi kohtaa a) ja b), vaan c) on ainoa ja riittävä nostovoiman muodostumiseen, kun laajennetaan tuota implisiittistä oletusta.

Esimerkiksi B777:n siipipinta-ala on noin \(400\mathrm{m^2}\) ja maksimipaino noin \(350\ \mathrm{t}\). Kun koko siiven alueelle kohdistetaan alapuolelta riittävä paine, niin B777 kohoaa ilmaan, ja tämähän on seuraus nostovoimasta. Varsin maltillinen paine riittää kunhan se kohdistetaan koko siiven alueelle. Pyöreästi \(8\ \mathrm{kPa}\), joka on kai kylppärin suihkun vedenpaineen luokkaa, tai olisko vähemmänkin. Ja tämä siis ilman kohdan a) ja b) voimassa oloa. Nostovoima on tässäkin seuraus ylä- ja alapinnan paine-erosta, mutta nostovoimakeskiö ei ole samassa kohdassa kuin lentävän siiven.

Mutta joo, lentävän siiven (ilman kylppärin suihkuja) tapauksessa c) on seuraus kohdista a) ja b).

[Kontra]

Käväisin tuossa välissä saunassa, ja vastaan nyt, kun olen Newtonin miehiä.

Minähän nimenomaan kirjoitin, että ilmavirtaus pitää saada mahdollisimman pyörteettömästi ja häviöttömästi tuottamaan mahdollisimman suuri reaktiovoima.
Kun polttoainetta pitää säästää, niin mahdollisimman suuri reaktiovoima sitä säästää, ja mahdolliimman jyrkkä kulma sen tuottaa.
Mutta kuten sanoin, häviöt sitä rajoittavat tiettyyn optimikulmaan.

Kyllähän suuri reaktiovoima voidaan saada, jos ei piitata häviöistä. Eli juuri häviöt rajoittavat ilmavirran jyrkkyyden.
Istut matkustajakoneessa, joka on laskeutumassa ja työntää laipat ulos. Huomaat pienestä tärinästä ja äänestä kun ilmavirta törmää laippoihin. Mitä siitä seuraa? Nostovoima kyllä kasvaa, mutta lämpöhäviöt on melkoiset ilmavirran törmätessä laippoihin ja ilmapyörteissä. Ei ole mitään järkeä käyttää laippoja kuin harkitusti nousussa ja laskussa.
......
Täällä taitaa olla noita kartesiolaisen demonin läpiruosteisen, ruttuisen, ikivanhan kuppaisen IFA:n takapenkillä matkustavia. Minä Newtonin kiiltäväkarvaisen orhinelikon vetämissä upeissa kieseissä matkustan herroiksi nöyränä oppipoikana, itse mestaria vastapäätä. Avaan ujostellen keskustelun: Mitäs mieltä mestari on siitä omenan putoamisjutusta, kun sellaisesta on juoruiltu kautta aikain. Mestari hymyilee vinosti ja laukaisee: Luuletko sinä suomalainen juntti, että minä joka kehitin mekaniikan lait ja differentiaali- ja integraalilaskennan, olisin niin tyhmä, etten olisi muutoin niiden kehittelyyn herännyt? Minä siihen arkaillen: Anteeksi anteeksi mestari, minä en siihen juoruun ole koskaan uskonutkaan, ajattelin vain, miten mestari on suhtautunut sellaiseen perättömään halveksittavaan juoruun. Mestari: No niin, no niin, sinä kuulemma muistat kunnioittaa lakejani - se on hienoa, että haluat muistuttaa muitakin niitä kunnioittamaan. Einsteininkin kanssa tuossa juteltiin, miten sinä olet kuulemma rohjennut käydä vastakarvaan kaksosparadoksista. Arvaa mitä - olen kanssasi samaa mieltä. No ei se Einstein tyhmä ollut, mutta nerotkin erehtyvät – minäkin. Se alkemian harrastus, hitto vie, kun menin sillä kehua retostelemaan. ……..

[QS]

Minähän nimenomaan kirjoitin, että ilmavirtaus pitää saada mahdollisimman pyörteettömästi ja häviöttömästi tuottamaan mahdollisimman suuri reaktiovoima.
Kun polttoainetta pitää säästää, niin mahdollisimman suuri reaktiovoima sitä säästää, ja mahdolliimman jyrkkä kulma sen tuottaa.

Mitä jyrkempään kulmaan virtaus käännetään, sitä suurempi vastus, aina. Aerodynaaminen voimavektori kallistuu taakse, ja taakse suuntautuva komponentti on vastus. Jättöreunalaippa tuottaa tolkuttoman vastuksen, mutta sillä saadaan suurempi nostovoima, jota tarvitaan pienellä nopeudella, kun ylä- ja alapinnan paine-ero ei riitä. Laippa suurentaa myös kaarevuutta, joka osaltaan lisää nostovoimaa yläpinnan alipaineen kautta.

Laipan vastakohta yläpinnalla on spoileri, joka tappaa nostovoimaa irrottamalla yläpinnan virtauksen. Ja spoileri ei vaikuta lainkaan alapinnan virtaukseen.

Ekassa kuvassa nätti matalan kohtauskulman siipi, jonka downwash ja vastus on pieni, ja tuottaa nostovoimaa taloudellisesti. Toisessa kuvassa saman siiven suurehko kohtauskulma, jossa nostovoima kasvaa, mutta vastus kasvaa lähes samassa suhteessa.

dw1.png (13.18 KiB) Katsottu 66 kertaa

dw2.png (19.54 KiB) Katsottu 66 kertaa

[Kontra]

Minähän nimenomaan kirjoitin, että ilmavirtaus pitää saada mahdollisimman pyörteettömästi ja häviöttömästi tuottamaan mahdollisimman suuri reaktiovoima.
Kun polttoainetta pitää säästää, niin mahdollisimman suuri reaktiovoima sitä säästää, ja mahdolliimman jyrkkä kulma sen tuottaa.

Mitä jyrkempään kulmaan virtaus käännetään, sitä suurempi vastus, aina. Aerodynaaminen voimavektori kallistuu taakse, ja taakse suuntautuva komponentti on vastus. Jättöreunalaippa tuottaa tolkuttoman vastuksen, mutta sillä saadaan suurempi nostovoima, jota tarvitaan pienellä nopeudella, kun ylä- ja alapinnan paine-ero ei riitä. Laippa suurentaa myös kaarevuutta, joka osaltaan lisää nostovoimaa yläpinnan alipaineen kautta.

Laipan vastakohta yläpinnalla on spoileri, joka tappaa nostovoimaa irrottamalla yläpinnan virtauksen. Ja spoileri ei vaikuta lainkaan alapinnan virtaukseen.

Sanot: Mitä jyrkempään kulmaan virtaus käännetään, sitä suurempi vastus, aina-
Olenko minä muuta väittänyt? Kyllä sulla nyt kulkee hitaasti. Olen useaan kertaa painottanut, että häviöiden välttäminen on A ja O siiven suunnittelussa. Mutta kun halutaan nostovoima mahdollisimman pienellä polttoaineen kulutuksella, silloin pitää häviöiden kanssa olla sinut.

[QS]

Minähän nimenomaan kirjoitin, että ilmavirtaus pitää saada mahdollisimman pyörteettömästi ja häviöttömästi tuottamaan mahdollisimman suuri reaktiovoima.
Kun polttoainetta pitää säästää, niin mahdollisimman suuri reaktiovoima sitä säästää, ja mahdolliimman jyrkkä kulma sen tuottaa.

Mitä jyrkempään kulmaan virtaus käännetään, sitä suurempi vastus, aina. Aerodynaaminen voimavektori kallistuu taakse, ja taakse suuntautuva komponentti on vastus. Jättöreunalaippa tuottaa tolkuttoman vastuksen, mutta sillä saadaan suurempi nostovoima, jota tarvitaan pienellä nopeudella, kun ylä- ja alapinnan paine-ero ei riitä. Laippa suurentaa myös kaarevuutta, joka osaltaan lisää nostovoimaa yläpinnan alipaineen kautta.

Laipan vastakohta yläpinnalla on spoileri, joka tappaa nostovoimaa irrottamalla yläpinnan virtauksen. Ja spoileri ei vaikuta lainkaan alapinnan virtaukseen.

Sanot: Mitä jyrkempään kulmaan virtaus käännetään, sitä suurempi vastus, aina-
Olenko minä muuta väittänyt? Kyllä sulla nyt kulkee hitaasti. Olen useaan kertaa painottanut, että häviöiden välttäminen on A ja O siiven suunnittelussa. Mutta kun halutaan nostovoima mahdollisimman pienellä polttoaineen kulutuksella, silloin pitää häviöiden kanssa olla sinut.

Kontra: "siipi kääntää ilmavirtauksen mahdollisimman häviöttömästi alaspäin. Ja sen reaktiovoima pitää lentokoneen ilmassa - se voima joka kumoaa gravitaation. Ja sitä ei synny, ellei siipi työnnä ilmaa alaspäin. Ei se reaktiovoima ole mikään mielikuvavoima, vaan ainoa selitys nostovoimalle."

Minä: ei ole. Alaskäännetty virtaus ei ole selitys nostvoimalle, vaan pakollinen osa, jota tarvitaan hallitsemaan erityisesti yläpinnan virtauksen käyttäytyminen jättöreunalla. Yläpuolen paine-ominaisuuksien kautta nostovoima muodostetaan. Suoran lankun nostovoima selittyy kyllä lähes täysin alaskäännetyllä virtauksella, mutta niitä ei tunnetuista syistä käytetä.

Jatkokysymys: Jos oletat, että nostovoima selittyy alaskäännetyn virtauksen "reaktiovoimalla", niin mitä siivelle tapahtuu, kun se sakkkaa? Reaktiovoima on suuri, kun kohtauskulma on suuri, mutta nostovoima katoaa. Miksi?