Aërodinamika

in Wikipedia, die vrye ensiklopedie
Jump to navigation Jump to search
Die rook wys hoe 'n draaikolk ontstaan terwyl 'n vliegtuig deur die lug beweeg. Draaikolke is een van die vele verskynsels wat met die studie van aërodinamika verbind word.

Aërodinamika, uit Griekse ἀήρ aer (lug) + δυναμική (dinamika), is 'n onderafdeling van vloeidinamika wat die beweging van lug, veral die interaksie met soliede voorwerpe soos 'n vliegtuig se vlerk, bestudeer. Die studie van gasse wat nie in beweging is nie word aërostatika genoem.

Aërodinamika is die ontwerp van vliegtuie, d.w.s. die ondersoek van lugstrome langs die romp van 'n vliegtuig en die invloed daarvan op sekere dele van die vliegtuig, soos byvoorbeeld die romp, vlerke en stert. Die beginsel waarop vliegtuie vlieg, kan aërodinamies verklaar word, en die werkverrigting van 'n vliegtuig kan bereken word uit sekere aërodinamiese groothede en die vermoë van die motore.

Die beginsels waarop vliegtuie vlieg[wysig | wysig bron]

Wanneer 'n vliegtuig deur die lug beweeg, is daar 'n lug van voor af wat om die vlerk vloei. Aan die voorkant van die vlerk word hierdie lugstroom in twee dele verdeel. Een deel vloei oor die bokant en die ander deellangs die onderkant van die vlerk, en aan die agterkant van die vlerk kom hulle weer bymekaar. Die vlerk is so ontwerp dat die voorkant dik en rond is, terwyl dit geleidelik smaller na agter word. Die bokant loop met 'n boog na agter, terwyl die onderkant reguit na agter loop. Die lugdeeltjies wat oor die bokant vloei, het weens die gekromde oppervlak 'n langer pad om te volg as die deeltjies wat langs die gelyke onderkant beweeg. Dit het tot gevolg dat die deeltjies bo-oor die vlerk vinniger as die deeltjies aan die onderkant beweeg. As dit nie gebeur nie, sal 'n lugleegte agter die vlerk ontstaan, omdat die natuur sulke ongelyke toestande nie duld nie.

Aërodinamika van 'n vliegtuig
'n Vliegtuig bly op 'n konstante hoogte wanneer die vertikaIe kragte mekaar ophef, of uitkanselleer, d.w.s. L = G + P. Hier is L die vertikale krag op die vliegtuig, G die gewig van die vliegtuig en P is die stert/as. Die vliegtuig beweeg vorentoe omdat die horisontale kragte in die bewegingsrigting groter is as die weerstandskragte, m.a.w. S > d + D waar S die trekkrag is, D die nadelige weerstand en d die weerstand wat die vlerke ondervind.

Volgens die wet van Bernoulli word die druk van 'n gas kleiner namate dit vinniger beweeg. Dit beteken dat die druk aan die bokant van die vlerk kleiner is as die druk aan die onderkant daarvan. Die natuur probeer om hierdie ongelyke lugdrukke te herstel en 'n opwaartse lugstroom ontstaan. Hierdie lugstroom oefen 'n krag op die vliegtuig uit wat die hefkrag genoem word. Dis ook hierdie krag wat die vliegtuig "dra". As die hefkrag op albei vlerke presies dieselfde is, sal die vliegtuig se vlerke horisontaal bly, maar as dit verskil sal die vliegtuig kantel. Hoe vinniger die vliegtuig vlieg , hoe groter word die hefkrag. Tydens landing en opstyging is die snelheid relatief klein en gevolglik is die hefkrag dan ook klein. Die hefkrag kan groter gemaak word deur die vlerkoppervlakte groter te maak of deur die ronding van die vlerk te vergroot. Om dit reg te kry, word klappe aan die agterkant van die vlerke gebruik. Deur hierdie klappe te verstel, word die ronding van die vlerk groter gemaak sodat die lug wat bo-oor die vlerk vloei se snelheid verhoog word. Hierdie klappe word hoofsaaklik by landing en opstyging gebruik. Daar is egter moderne vliegtuie wat ook klappe aan die voorkant van die vlerke het. Aan die vlerke is daar ook nog die rolroer waarmee die vlerke gekantel kan word. Aan die stert is daar die hoogteroer en die rigtingroer. Die hoogteroer Iyk soos twee klein klappe en dit laat die vliegtuig styg of daal. Die rigtingroer staan vertikaal aan die agterkant van die stert en daarmee kan die rigting van die vliegtuig verander word. Die hefkrag ontstaan weens 'n drukverskil tussen die bo- en onderkant van die vliegtuig. Hierdie drukverskil is afhanklik van die hoek waarmee die vlerk deur die lugstroom beweeg. Dit word die invalshoek genoem. As hierdie hoek groter gemaak word, kry ons die verskynsel dat die lugdeeltjies wat langs die vlerkoppervlak beweeg, neig om weg te breek van die vlerk en hulle eie pad te volg. Dan ontstaan werwelstrome rondom die vlerk wat die hefkrag verminder of selfs uitskakel. Dan het die vlerke 'n staakpunt bereik en kan hulle die vliegtuig nie meer dra nie. Die invloed van lugweerstand aan die voorkant van die vlerk en neus van 'n vliegtuig is daar 'n punt waar die lugstroom verdeel. Op daardie punt is die snelheid van die lugstroom ten opsigte van die vliegtuig nul. Dit beteken eenvoudig dat die lug deur die vliegtuig aangestoot word voordat dit oor die vlerke begin beweeg. In hierdie punt vind 'n opbouing van druk plaas wat 'n weerstand teen die vliegtuig bied. Die totale weerstand word saamgestel deur die wrywingsweerstand, vormweerstand en die geïnduseerde weerstand. Die dun luglagie wat teen die romp en vlerke verbystroom, word die grenslaag genoem. Die lug teen die wande se snelheid is nul, terwyl die lug in die grenslaag verskillende snelhede het. Buite die grenslaag is die snelheid van die lugdeeltjies dieselfde as die van die vliegtuig, maar in 'n teenoorgestelde rigting. Die feit dat die lugdeeltjies in die grenslaag teen verskillende snelhede beweeg, is die gevolg van onderlinge wrywing tussen die lugmolekules. Hierdie wrywing word die viskositeit van die lug genoem en die krag wat nodig is om hierdie wrywing te oorkom, is die wrywingsweerstand. Die wrywingsweerstand kan verminder word deur die vliegtuig 'n gladde afwerking te gee, en deur geskikte kontoere en profiele met die ontwerp van die vliegtuig te kies.

Die vormweerstand ontstaan weens werwelstrome rondom die vlerke in 'n vlug.

Die geïnduseerde weerstand word by die punte van die vlerke gevorm deurdat die lug van onder na bo stroom. Dit beïnvloed die stromingsrigting van die lug wat weer werwelstrome aan die agterkant van die vliegtuig veroorsaak. Laasgenoemde veroorsaak 'n afwaartse krag op die stert wat ons die stert of as noem. As die hefkrag gelyk is aan die gewig van die vliegtuig plus die stertlas, sal die vliegtuig horisontaal vlieg . As die hefkrag kleiner as hierdie twee kragte saam is, sal die vliegtuig daal, en omgekeerd. 'n Ander vorm van weerstand wat van belang is, is die sogenaamde nadelige weerstand. Dit is die lugweerstand wat deur aile dele van die vliegtuig (die vlerke uitgesonder), veroorsaak word.

Sien ook[wysig | wysig bron]

Eksterne skakels[wysig | wysig bron]