Eine Tragfläche (auf Amerikanischem Englisch) oder Tragfläche (auf britischem Englisch) ist die Gestalt eines Flügels oder Klinge (von einem Propeller, Rotor oder Turbine) oder Segel, wie gesehen, im Querschnitt.

Ein durch eine Flüssigkeit bewegter Körper in der Form von der Tragfläche erzeugt eine aerodynamische Kraft. Der Bestandteil dieser Kraft-Senkrechte zur Richtung der Bewegung wird Heben genannt. Die Teilparallele zur Richtung der Bewegung wird Schinderei genannt. Unterschallflugtragflächen haben eine charakteristische Gestalt mit einem rund gemachten Blei, das von einer scharfen Hinterkante häufig mit der asymmetrischen Wölbung gefolgt ist. Folien der ähnlichen Funktion, die mit Wasser als die Arbeitsflüssigkeit entworfen ist, werden Tragflächenboote genannt.

Das Heben auf einer Tragfläche ist in erster Linie das Ergebnis seines Winkels des Angriffs und der Gestalt. Wenn orientiert, in einem passenden Winkel lenkt die Tragfläche die entgegenkommende Luft ab, auf eine Kraft auf der Tragfläche in der Richtung gegenüber der Ablenkung hinauslaufend. Diese Kraft ist als aerodynamische Kraft bekannt und kann in zwei Bestandteile aufgelöst werden: Heben und Schinderei. Die meisten Folie-Gestalten verlangen, dass ein positiver Winkel des Angriffs Heben erzeugt, aber gewölbte Tragflächen können Heben im Nullwinkel des Angriffs erzeugen. Dieses "Drehen" der Luft in der Nähe von der Tragfläche schafft gebogene Stromlinien, der auf niedrigeren Druck auf eine Seite und höheren Druck auf den anderen hinausläuft. Dieser Druck-Unterschied wird durch einen Geschwindigkeitsunterschied über den Grundsatz von Bernoulli begleitet, so hat der resultierende flowfield über die Tragfläche eine höhere durchschnittliche Geschwindigkeit auf der oberen Oberfläche als auf der niedrigeren Oberfläche. Die Liftkraft kann direkt mit dem durchschnittlichen Geschwindigkeitsunterschied der Spitze/Bodens verbunden sein, ohne den Druck durch das Verwenden des Konzepts des Umlaufs und des Lehrsatzes von Kutta-Joukowski zu schätzen.

Einführung

Ein fester Flügel die Flügel des Flugzeuges, horizontale und vertikale Ausgleicher werden mit bösen Abteilungen in der Form von der Tragfläche gebaut, wie Hubschrauberrotor-Klingen sind. Tragflächen werden auch in Propellern, Fächern, Kompressoren und Turbinen gefunden. Segel sind auch Tragflächen und die Unterwasseroberflächen von Segelbooten, wie das Kielschwert und der Kiel, sind im Querschnitt ähnlich und funktionieren auf denselben Grundsätzen wie Tragflächen. Wenn sie schwimmen und fliegende Wesen, und sogar viele Werke und festgewachsene Organismen verwenden Tragflächen/Tragflächenboote: Allgemeine Beispiele, die Vogel-Flügel, die Körper des Fisches und die Gestalt von Sand-Dollars sind. Ein Flügel in der Form von der Tragfläche kann downforce auf einem Automobil oder anderem Kraftfahrzeug schaffen, Traktion verbessernd.

Jeder Gegenstand mit einem Winkel des Angriffs in einer bewegenden Flüssigkeit, wie ein flacher Teller, ein Gebäude, oder das Deck einer Brücke, wird eine aerodynamische Kraft (genannt Heben) Senkrechte zum Fluss erzeugen. Tragflächen sind effizientere sich hebende Gestalten, fähig, mehr Heben (bis zu einem Punkt) zu erzeugen, und Heben mit weniger Schinderei zu erzeugen.

Lift- und in der Windkanal-Prüfung erhaltene Schinderei-Kurve wird rechts gezeigt. Die Kurve vertritt eine Tragfläche mit einer positiven Wölbung, so wird ein Heben im Nullwinkel des Angriffs erzeugt. Mit dem vergrößerten Winkel des Angriffs, heben Sie Zunahmen in einer grob geradlinigen Beziehung, genannt den Hang der Liftkurve. An ungefähr 18 Graden geht diese Tragfläche Marktbuden und Heben schnell darüber hinaus zurück. Der Fall im Heben kann durch die Handlung der Ober-Oberflächengrenzschicht erklärt werden, die sich trennt und außerordentlich über die obere Oberfläche an und vorbei am Marktbude-Winkel dick wird. Die Versetzungsdicke der dick gemachten Grenzschicht ändert die wirksame Gestalt der Tragfläche, insbesondere reduziert es seine wirksame Wölbung, die das gesamte Fluss-Feld modifiziert, um den Umlauf und das Heben zu reduzieren. Die dickere Grenzschicht verursacht auch eine große Zunahme in der Druck-Schinderei, so dass die gesamte Schinderei scharf nahe und vorbei am Marktbude-Punkt zunimmt.

Tragfläche-Design ist eine Hauptseite der Aerodynamik. Verschiedene Tragflächen dienen verschiedenen Flugregimen. Asymmetrische Tragflächen können Heben im Nullwinkel des Angriffs erzeugen, während eine symmetrische Tragfläche häufigem umgekehrtem Flug als in einem aerobatic Flugzeug besser anpassen kann. Im Gebiet der Querruder und in der Nähe von einer Flügelspitze kann eine symmetrische Tragfläche verwendet werden, um die Reihe von Winkeln des Angriffs zu vergrößern, um Drehungsmarktbude zu vermeiden. So kann eine große Reihe von Winkeln ohne Grenzschicht-Trennung verwendet werden. Unterschalltragflächen haben ein rundes Blei, das gegen den Winkel des Angriffs natürlich unempfindlich ist. Die böse Abteilung ist jedoch nicht ausschließlich kreisförmig: Der Radius der Krümmung wird vergrößert, bevor der Flügel maximale Dicke erreicht, um die Chance der Grenzschicht-Trennung zu minimieren. Das verlängert den Flügel und bewegt den Punkt der maximalen Dicke zurück vom Blei.

Überschalltragflächen sind viel mehr in der Gestalt winkelig und können ein sehr scharfes Blei haben, das zum Winkel des Angriffs sehr empfindlich ist. Eine superkritische Tragfläche hat seine maximale Dicke in der Nähe vom Blei, um viel Länge zu haben, um den Überschallfluss zurück zu Unterschallgeschwindigkeiten langsam zu erschüttern. Allgemein haben solche transonic Tragflächen und auch die Überschalltragflächen eine niedrige Wölbung, um Schinderei-Abschweifung zu reduzieren. Moderne Flugzeugsflügel können verschiedene Tragfläche-Abteilungen entlang der Flügel-Spanne, jeder haben, der für die Bedingungen in jeder Abteilung des Flügels optimiert ist.

Bewegliche Geräte des hohen Hebens, Schläge und manchmal Jalousiebrettchen, werden an Tragflächen auf fast jedem Flugzeug geeignet. Ein Hinterkante-Schlag handelt ähnlich einem Querruder mit dem Unterschied, dass es teilweise in den Flügel zurückgenommen wenn nicht verwendet werden kann.

Ein Laminar-Fluss-Flügel hat eine maximale Dicke in der mittleren Wölbungslinie. Das Analysieren Navier-schürt Gleichungen im geradlinigen Regime zeigt, dass ein negativer Druck-Anstieg entlang dem Fluss dieselbe Wirkung wie das Reduzieren der Geschwindigkeit hat. So mit der maximalen Wölbung in der Mitte, einen Laminar-Fluss über einen größeren Prozentsatz des Flügels an einer höheren Dauergeschwindigkeit aufrechterhaltend, ist möglich. Jedoch, mit dem Regen oder den Kerbtieren auf dem Flügel, oder für Düsenverkehrsflugzeug-Geschwindigkeiten, arbeitet das nicht. Seit solch einer Flügel-Marktbuden leichter wird diese Tragfläche auf Flügelspitzen (Drehungsmarktbude wieder) nicht verwendet.

Schemas sind ausgedacht worden, um Tragflächen zu definieren - ein Beispiel ist das NACA System. Verschiedene Tragfläche-Generationssysteme werden auch verwendet. Ein Beispiel einer allgemeinen Zweck-Tragfläche, die breite Anwendung findet, und das NACA System zurückdatiert, ist der Clark-Y. Heute können Tragflächen für Sonderaufgaben mit umgekehrten Designprogrammen wie PROFOIL, XFOIL und AeroFoil entworfen werden. XFOIL ist ein Online-Programm, das von Mark Drela geschaffen ist, der entwerfen und isolierte Unterschalltragflächen analysieren wird.

Tragfläche-Fachsprache

Die verschiedenen mit Tragflächen verbundenen Begriffe werden unten definiert:

• Die Ansaugen-Oberfläche (a.k.a. obere Oberfläche) wird allgemein mit der höheren Geschwindigkeit und so dem niedrigeren statischen Druck vereinigt.
• Die Druck-Oberfläche (a.k.a. niedrigere Oberfläche) hat einen verhältnismäßig höheren statischen Druck als die Ansaugen-Oberfläche. Der Druck-Anstieg zwischen diesen zwei Oberflächen trägt zur für eine gegebene Tragfläche erzeugten Liftkraft bei.

Die Geometrie der Tragfläche wird mit einer Vielfalt von Begriffen beschrieben.

Eine Schlüsseleigenschaft einer Tragfläche ist sein Akkord. Wir definieren so die folgenden Konzepte:

• Das Blei ist der Punkt an der Front der Tragfläche, die maximale Krümmung hat.
• Die Hinterkante wird ähnlich als der Punkt der maximalen Krümmung an der Hinterseite der Tragfläche definiert.
• Die Akkord-Linie ist eine Gerade, die die Führung und Hinterkanten der Tragfläche verbindet.
• Die Akkord-Länge, oder ist einfach Akkord die Länge der Akkord-Linie und ist die charakteristische Dimension der Tragfläche-Abteilung.

Die Gestalt der Tragfläche wird mit den folgenden Konzepten definiert:

• Die Mittelwölbungslinie ist der geometrische Ort von Punkten auf halbem Wege zwischen den oberen und niedrigeren Oberflächen. Seine genaue Gestalt hängt ab, wie die Dicke definiert wird;
• Die Dicke einer Tragfläche ändert sich entlang dem Akkord. Es kann auf jede von zwei Weisen gemessen werden:
• Dicke hat Senkrechte zur Wölbungslinie gemessen. Das wird manchmal als die "amerikanische Tagung" beschrieben;
• Dicke hat Senkrechte zur Akkord-Linie gemessen. Das wird manchmal als die "britische Tagung" beschrieben.

Zwei Schlüsselrahmen, um eine Gestalt einer Tragfläche zu beschreiben, sind seine maximale Dicke (ausgedrückt als ein Prozentsatz des Akkords), und die Position des maximalen Dicke-Punkts (auch ausgedrückt als ein Prozentsatz des Akkords).

Schließlich haben wichtige Konzepte gepflegt, das Verhalten der Tragfläche zu beschreiben, wenn das Bewegen durch eine Flüssigkeit ist:

• Das aerodynamische Zentrum, das die mit dem Akkord kluge Länge ist, über die der Aufstellen-Moment des Liftkoeffizienten und des Winkels des Angriffs unabhängig ist.
• Das Zentrum des Drucks, der die mit dem Akkord kluge Position ist, über die der Aufstellen-Moment Null ist.

Dünne Tragfläche-Theorie

Dünne Tragfläche-Theorie ist eine einfache Theorie von Tragflächen, die Winkel des Angriffs verbindet, um sich für incompressible, inviscid Flüsse zu heben. Es wurde vom deutschen Mathematiker Max Munk ausgedacht und weiter von britischem aerodynamicist Hermann Glauert und anderen in den 1920er Jahren raffiniert. Die Theorie idealisiert den Fluss um eine Tragfläche als zweidimensionaler Fluss um eine dünne Tragfläche. Es kann als das Wenden einer Tragfläche der Nulldicke und unendlichen Flügelspannweite vorgestellt werden.

Dünne Tragfläche-Theorie war an seinem Tag besonders bemerkenswert, weil sie eine gesunde theoretische Grundlage für die folgenden wichtigen Eigenschaften von Tragflächen im zweidimensionalen Fluss geschaffen hat:

(1) auf einer symmetrischen Tragfläche liegt das Zentrum des Drucks genau ein Viertel des Akkords hinter dem Blei

(2) auf einer gewölbten Tragfläche liegt das aerodynamische Zentrum genau ein Viertel des Akkords hinter dem Blei

(3) der Hang des Liftkoeffizienten gegen den Winkel der Angriffslinie ist Einheiten pro radian

Demzufolge (3) ist der Abteilungsliftkoeffizient einer symmetrischen Tragfläche der unendlichen Flügelspannweite:

:

:where ist der Abteilungsliftkoeffizient,

: ist der Winkel des Angriffs in radians, der hinsichtlich der Akkord-Linie gemessen ist.

(Der obengenannte Ausdruck ist auch auf eine gewölbte Tragfläche anwendbar, wo der Winkel des Angriffs ist, der hinsichtlich der Nullheben-Linie statt der Akkord-Linie gemessen ist.)

Auch demzufolge (3) ist der Abteilungsliftkoeffizient einer gewölbten Tragfläche der unendlichen Flügelspannweite:

:

:where ist der Abteilungsliftkoeffizient, wenn der Winkel des Angriffs Null ist.

Dünne Tragfläche-Theorie ist für die Marktbude der Tragfläche nicht verantwortlich, die gewöhnlich in einem Winkel des Angriffs zwischen 10 ° und 15 ° für typische Tragflächen vorkommt.

Abstammung der dünnen Tragfläche-Theorie

· Laminar überfluten Tragfläche für einen RC-Park-Piloten

· Laminar überfluten Tragfläche für einen RC-Pylon-Renner

· Laminar überfluten Tragfläche für ein besetztes Propeller-Flugzeug

· Laminar fließen an einer Düsenverkehrsflugzeug-Tragfläche

· Stabile Tragfläche, die für fliegende Flügel verwendet ist

· Achtern stellt geladene Tragfläche, eine große Hauptspiere berücksichtigend, und spät ein

· Transonic superkritische Tragfläche

· Überschallspitzentragfläche

Farben:

Schwarz = laminar Fluss,

,

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Die Tragfläche wird als eine dünne sich hebende Mittellinie (Wölbungslinie) modelliert. Wie man betrachtet, erzeugt die Mittellinie, y (x), einen Vertrieb von vorticity entlang der Linie, s. Durch die Bedingung von Kutta ist der vorticity Null an der Hinterkante. Da die Tragfläche dünn ist, x (Akkord-Position) kann statt s verwendet werden, und allen Winkeln kann als klein näher gekommen werden.

Aus dem Biot-Savart Gesetz erzeugt dieser vorticity ein Fluss-Feld wo

:

wo die Position ist, wo veranlasste Geschwindigkeit erzeugt wird, die Position des Wirbelwind-Elements ist, das die Geschwindigkeit erzeugt, und die Akkord-Länge der Tragfläche ist.

Da es keinen Fluss gibt, der zur gekrümmten Oberfläche der Tragfläche, Gleichgewichte normal ist, dass vom Bestandteil des Hauptflusses, der zum Teller lokal normal ist — der Hauptfluss lokal zum Teller durch einen Winkel dazu neigt. Das ist:

:

Diese Integralgleichung kann durch den gelösten für, nach dem Ersetzen x durch

:

als eine Reihe von Fourier in mit einem modifizierten Leitungsbegriff

Das ist

:

(Diese Begriffe sind als Glauert integriert bekannt).

Die Koeffizienten werden durch gegeben

:und:

Durch den Lehrsatz von Kutta-Joukowski ist die Gesamtliftkraft F zu proportional

:

und sein Moment M über das Blei zu

:

Der berechnete Liftkoeffizient hängt nur zu den ersten zwei Begriffen der Reihe von Fourier, als ab

:

Der Moment M über das Blei hängt nur von und ab

, als

:

Der Moment über den 1/4 Akkord-Punkt wird so, sein

:.

Davon, hieraus folgt dass das Zentrum des Drucks achtern des 'Viertel-Akkords' ist, spitzen 0.25 c durch an

:

Das aerodynamische Zentrum, AC, ist am Punkt des Viertel-Akkords. Der AC ist, wo sich der Aufstellen-Moment M' mit dem Winkel des Angriffs, d. h., nicht ändert

:

Siehe auch

• Aquanator
• Umlauf-Kontrollflügel
• Koeffizient des Hebens
• Tragflächenboot
• Tragfläche von Kline Fogleman
• Wirkung von Küssner
• Heben (Kraft)
• NACA Tragfläche
• Parafolie
• Marktbude (Flug)
• Überschalltragflächen

Zeichen

• Desktopaero
• Universität Sydneys, Aerodynamik für Studenten

Links

• UIUC Tragfläche koordiniert Datenbank
• Datenbank mit Tragflächen
• Tragfläche & Tragflächenboot-Bezugsanwendung
• Die Tragfläche von Joukowski
• Mangoldgemüse-Museum die Geburt des angetriebenen Flugs.
• FoilSim Ein Tragfläche-Simulator von NASA.