Бурната турбуленция
БЪДЕТЕ ТУРБУЛЕНЦИЯ
Предговор
Освен няколко модификации, тази страница използва отличната статия на Жан-Клод Бекс (бордов инженер) в списание * Aviation 2000 N ° 81 от януари 1982 г., в която е включен извлечение от тезата на Лоран Нибелен от 10 юни 2008 г. . Рисунките са от автора на този сайт.
* За съжаление това списание изчезва през 1986 г.
Въведение
Въпреки че феноменът на турбуленцията на самолетите е известен от началото на моторизираните полети, едва с пускането в експлоатация на турбореактивни самолети с голям корпус той става все по-важен. Нарастващият брой инциденти и произшествия насочи вниманието към опасностите от преминаване на самолет вследствие на по-тежък самолет. Сега това е един от основните проблеми, пред които са изправени пилотите, ръководителите на полети и ръководителите на летищата.
Определение
Турбуленцията на събуждането като цяло се дължи на съществуването на три фактора:
- взривни ефекти от витла или реактори
- индуцирана от фюзелажа турбуленция и неравности, които генерират съпротивление
- известните пределни вихри или въртящи се обратно въртеливи, произхождащи от краищата на крилата.
Създаване на вихри
Подробната структура на турбийоните и механизмите, които причиняват тяхното разсейване, са известни само частично, но е възможно да се направи достатъчно точно описание на общото движение на турбийоните.
Пределните вихри, които са неизбежният страничен продукт от генерирането на асансьора, имат особеността да съществуват само между излитане и кацане (тъчдаун).
Всъщност, за да поддържат самолет в полет, крилата му трябва постоянно да отклоняват определен обем въздух надолу, за да генерират асансьора, необходим за асансьора. Как се създава лифт
Това се прави с помощта на два основни фактора:
- ускоряване на самолета
- ъгъл на атака на крилото.
Комбинацията от тези два параметъра генерира разлика в налягането между интрадосите и екстрадосите. Тези две налягания са склонни да балансират и пораждат кръгов ток около върха на крилото. Плъзгане - пределните вихри
Движението на въздуха, преминаващо от зоната на свръхналягане (интрадос) към депресивната зона (екстрадос), захранва пределен вихър във всеки край на крилото, чието значение нараства с теглото на самолета и ъгъла на атака на крилото (честота ).
Резултатите от лабораторни изследвания, свързани с моделирането на вихри и проверени с полетни тестове, ни позволяват да кажем, че:
- страничното разстояние, разделящо центъра на двете ядра, зависи от разпределението на лифта по крилото, но в повечето случаи е приблизително равно на размах на крилата.
- че тангенциалната скорост на пределните вихри, следователно техният интензитет е пропорционален на скоростта на отклонение на обема на въздуха под крилото.
- че наближаващ самолет, тоест с ниска скорост, но под висок ъгъл на атака, генерира големи вихри.
- вихрите нарастват леко в диаметър и тангенциалната им скорост може да достигне 3600 ft/mn (18 m/s) на 1 мин 1/2 зад генератора или 30 секунди след неговото преминаване, Числено изследване на вихровите потоци в събуждането на самолета
Взаимодействие между реактивния двигател и бурен вихър
При определени атмосферни условия кондензационни пътеки се образуват зад самолета и съответстват на пределни вихри на част от следата. Тези пътеки са резултат от кондензация на водните пари, идващи от двигателните струи, предизвикани от горещите частици сажди, идващи от изгарянето на керосина в много студената атмосфера. Дори след дегенерация на вихъра или чрез взаимодействие с атмосферната турбулентност, тези пътеки могат да продължат няколко часа в атмосферата и да допринесат за образуването на облаци (цирсови облаци).
През първите секунди след емисията струята се смесва бързо с околния въздух, докато листът за вихър се увива около пределните вихри. След това динамиката се управлява от навиването на струята около вихъра.
Разстоянието, на което струята започва да се влияе от вихровото поле, зависи от интензивността на струята по отношение на тази на вихъра и нейната температура. Но също така и позицията на двигателите по отношение на върха на крилото, например на четиримоторен A380, струята на външния двигател ще бъде по-близо до върха на крилото, отколкото струята на двигателя на двумоторен A330 например.
Илюстрацията по-горе показва взаимодействието на струята на реактивния двигател с пределния вихър в състояние на круизен полет. Дисертация на Лоран Найбелен от 10 юни 2008 г. - Числено изследване на вихровите потоци от събуждането на самолета.
Описание на вихрово събуждане
Този параграф представя цялостно синтетично описание на следа като функция от разстоянието надолу по течението от задния ръб на крилото.
Възрастта на събуждането е определено разстояние зад самолета. Различават се четири региона независимо от конфигурацията на самолета-генератор (висок лифт или крейсер).
Близото поле
Той обхваща образуването на лист за вихър, генериран от задните ръбове на аеродинамичното крило, и много концентрирани вихри, генерирани при прекъсванията на повърхностите на аеродинамичното крило в тази част на следата, силовите струи са само турбулентни в малък мащаб, надолу по течението съответстващи само на няколко диаметъра на струята.
Снимка по-долу, следа от самолет, илюстрирана от водни пари в много специфични атмосферни условия. Виждаме ясно вдлъбнатината над крилото, пределните вихри, вихрите на краищата на клапите, както и вихрите на краищата на хоризонталната опашка.
Разширеното близко поле
Тази област се характеризира с навиване на вихровия лист около концентрираните вихри (край на клапата, край на крилото). Някои вихри, които се въртят съвместно, могат да се слеят заедно и по този начин да намалят броя на вихрите зад всяко крило. Реактивните потоци от двигатели обикновено стават бурни в голям мащаб и взаимодействат с основните вихри.
Двата върха на крилата и краищата на клапата се въртят един около друг и се сливат, образувайки един вихър. Вихрите на реакторната гондола (не се виждат на снимката) запазват по-дълго своята индивидуалност, след това са силно опънати от присъствието на главния вихър и накрая се абсорбират от последните.