Ahoj. Narazil jsem na netu na článek, kde se autor zabývá vznikem vztlaku u letadel a pochopil jsem jej tak, že polemizuje s obvyklým vysvětlením založeném na rozdílné rychlosti proudění pod a nad křídlem. Přesněji řečeno, dle přiloženého výpočtu, je tento vztlak nedostatečný pro udržení letadla ve vzduchu. Větší význam autor přikládá Coanda efektu, avšak již bez důkazu výpočtem. Byl by někdo, kdo tomu rozumí, ochoten vysvětlit, jak to teda je, případně kde dělá autor chybu? Anebo jsem článek špatně pochopil?
http://jef.raskincenter.org/published/c ... ffect.html

Ta rozdílná rychlost je opravdu jen dílčí příčina vzniku vztlaku. To podstatné je, že na horní straně křídla musí být nižší statický tlak. Jinak to, co popisuje, je princip silové rovnováhy. Křídlo musí urychlit okolní vzduch směrem dolů. Potom na křídlo působí reakční síla F=m*a , kde m je hmotnost najednou urychlovaného vzduchu a a je zrychlení. Ve skutečnosti je to integrál tohohle působení po ploše křídla. A ten Coanda efekt je přímo reakce částic vzduchu na změny tlaku na povrchu křídla.

Oni se do toho navíc pletou různý druhy proudění (turbulence) a tak je to celý ještě složitější.

Jasně, že těch vlivů je více. Mě jen zaráží, že dle jeho výpočtu je vztlaková síla způsobená rychlejším prouděním nad křídlem pouze 0,14N u letadla s rozpětím 1m při rychlosti 10m/s, což je sakra málo na to, aby se právě tímto způsobem vysvětlovalo, proč letadlo letí. Připadá mi, že za těchto okolností bude mít větší vliv proud vzduchu tlačící na spodní stranu křídla díky jeho úhlu náběhu. Jenže to je příliš jednoduché, takže se používá zdůvodnění jiné - člověk pak vypadá jako odborník

Dvě poznámky - nižší statický tlak na horní straně křídla je tak trochu divný. Nebo letadla lítají jen na rozhraní dvou tlaků? Rovnice spojitosti proudění (Bernouilliho rovnice) hovoří jasně. Rozdílný tlak na dolní a horní straně křídla vzniká rozdílnou rychlostí proudu vzduchu. Tím dochází ke snížení dynamického tlaku na horní straně (= vztlak). A vyvozování vztlaku jen úhlem nastavení je taky mimo. Funguje to jen na rychlosti a ovlivňuje to nepříznivě řiditelnost letadla (odtrhávání proudnic na horní straně křídla). Používá se velmi omezeně u souměrných profilů. Tak se to učí na vysoké škole. Že by nové převratné poznatky které zboří celou dosavadní aerodynamiku?

_________________
Spíš lítač než stavěč...

Ahoj, to téma je lákavé. Coandův efekt se občas objevuje coby objev století, ale bohužel vždy v podání aerodynamických amatérů, kteří věří, že přišli na něco mimořádného.

Historii jednoho takového fiaska u nás v 90.létech si můžete prohlédnout na:

http://www.vrtulnik.cz/unis.htm

(Ty lidi se také nechali zblbnout Coandovým efektem a vyvinuli vrtulník, který neměl ocasní rotor, ale pouze deflektor, který byl založený na Coandově efektu - je tam srandovní věta: Chybí vyloučit 5 kg reakčního momentu.

Jeff Raskin je chytrý chlap na počítače, ale aerodynamiku viditelně nechápe. Způsob, kterým použil Bernoulliho rovnici, je směšný.

Coandův efekt není, popravdě řečeno, žádný opravdu nový efekt, ale Coanda pozoroval něco (na plameni) díky čemu fungují všechny profily atd. - jenže na nich to není tak dobře vidět, protože vzduch je průhledný. Jedná se o fakt, že molekuly plynu lpí na povrchu tělesa, podle kterého proudí, pokud povrch je alespoň trochu hrubý. Trochu hrubý v molekulárním měřítku je i vyleštěné křídlo laminátového větroně, pokud to neleštíte něčím, co obsahuje silikon. To pak milý Coanda nefunguje, jak by měl a letadlo létá poněkud nepředvídatelně.

_________________
Zdravíčko z Brna!

Nepřekrucuj, takto to nikdo netvrdí.

To kral_vzduchu: tak co počítá špatně, že mu to vyšlo tak málo? Docela ses rozepsal, tak zkus být prosím konkrétnější. Já toho chlápka nijak neobhajuji, jen mě to zajímá a jeho výpočet si mi zdál správný a pokud je tam nějaká zrada, tak ji neumím najít.

Já jsem tuhle větu tak pochopil...

_________________
Spíš lítač než stavěč...

"Zde je tedy ta náherná teorie ..., která mezi řádky říká: Neberte mne absolutně ani doslova" J.R. OPpenheimer, 1957.

Čmelák, přesto (nebo snad právě proto), že nezná fyzikálních zákonů létá. A to už nevím kdo řekl.

Já bych zůstal u Bernoulliho rovnice. Až budete pánové řešit otázky superbrusů s klouzavostí 1:60, problematiku odsávání mezní vrstvy, možnosti modelového překonání rychlosti zvuku, pak má možná cenu to řešit.

Tak se do toho ještě jednou taky vložím. Na křídle vznikají poměrně složité aerodynamické jevy a na základě fyzikální teorie pro základní nebo střední školu jsou nevysvětlitelné. Z těchto teorií platí pouze zmiňovaný 2. N.Z. Tzn. křídlo musí urychlovat vzduch směrem k zemi, aby reakční síla nesla letadlo.

K Bernouliho rovnici: při laminárním proudění je rychlost mohybu média na povrchu křídla nulová. Navíc prostorově není kolem křídla žádný uzavřevý kanál, takže dochází k ovlivnění poměrně velkého objemu vzduchu. Při turbulentním, nebo přechodovém proudění je situace ještě složitější. Navíc v článku zmiňovaný členitý horní povrch je sice delší, ale rozhodně na něm nemůže vzniknout rychlejší proudění, které by odpovídalo délce povrchu.

Toho čmeláka počítal plošné zatížení a velikost těla tuším Bloch a obhajoval tím před francouzskou akademií věd nové poznatky.

Čop: Přímo na horním povrchu křídla nedochází k pohybu molekul vzduchu. K mechanismu snižování tlaku dochází v následujících proudících vrstvách a to hlavně dynamicky hmotností vzduchu při stáčení proudu vzduchu směrem dolů. Rozdíl tlaku přímo daný rychlostí proudění hraje výrazně menší roli.

Ten vtip s tím čmelákem už je asi 100 let starej a pořádně fousatej. A je to asi tak duchaplný, jako helikoptéře napevno přišroubovat rotor a házet to jako házedlo a tvrdit, že to vůbec nelétá (ze stejných důvodů, proč nelétá ten ubohej čmelák, příliš velké plošné zatížení atd.)

Vztlak vzniká na některých tělesech, protože udělují vzduchu cirkulaci. Mechanismus objevili před 100 lety Rus Žukowskij a Němec Kutta. Cirkulace znamená, že vzduch opouští odtokovou hranu profilu pod jiným úhlem, než přitéká na náběžnou hranu. Tímto je uděleno vzduchu zrychlení a tím vzniká aerodynamická síla, její vertikální komponentu nazýváme vztlak. V normálním letu vzduch zrychluje dolů a tím vzniká síla směrem nahoru. Vzorec: síla = hmota*zrychlení. To je globální bilance.

Lokálně: nějak tato síla musí být přenesena na křídlo a tím na celé letadlo. Děje se to tlakem vzudchu. Na vrchní straně vzniká relativní podtlak, na spodní relativní přetlak. Tyto tlaky působí na povrch křídla a povrch křídla výslednou sílu přenáší na konstrukci křídla a odtud dále na trup atd.

To, co počítal Raskin, je tak přibližně případ bez cirkulace. Tam by mu, kdyby počítal správně, měla vyjít výsledná síla 0. I tento případ existuje: při malých rychlostech, např. při pojíždění, je křídlo obtékáno opravdu bez cirkulace, při zrychlení nad určitou rychlost se oddělí vír a na křídle se rozjede protikladný nosný vír (=cirkulace). Ovšem, co Raskin neví, je, že v tomto případě je obtékána i odtoková hrana směrem nahoru a dopředu a to co nakreslil a spočítal je tudíž paskvil. Když použiji E=mc2 na výpočet počtu žloudků v dortu, tak to je také paskvil.

Mimochodem, ten vír, který se oddělí, je docela nepříjemný, je to slušná hmota vzduchu, rotující velkou rychlostí na místě a chvíli trvá, než se třením v okolním vzduchu zbrdzdí a vír se rozpadne. Je to takový dlouhý (=rozpětí) vodorovný válec s osou kolmo na směr startu. Proto musí na startu malé letadlo za velkým (třeba 747) dodržovat dostatečně velký časový odstup, jinak jej to může klidně i převrátit. To je z praxe, takže je vidět, že se nepohybujeme ve virtuálním světě ale ve světě přírody a může nás to i převrátit.

A ještě něco k tomu fotbalu nebo baseballu atd: rotující míč (nebo i válec) uděluje vzduchu také rotaci. Vzniká tedy aerodyn. síla, která míč táhne na jednu stranu. To samé dělá válec, roztočený v proudu vzduchu. Ten pak působí jako profil. To ale není žádný Coanda, ale říká se tomu Magnusův efekt (z roku 1852). Někdo dokonce postavil experimentální plachetnici, která má místo plachty vertikální točící se válec. Jede to, ale je to celkově blbost, protože potřebuji pohon na ten válec a tak můžu hned pohánět lodní šroub a nemusím si hrát na plachetnici

Takže Raskin míchá páté přes deváté, má v tom sám guláš a z toho guláše udělá velkou záhadu a následně z té záhady webové stránky.

_________________
Zdravíčko z Brna!

Já myslím že tady motáte dohromady několik věcí. Já jsem se v hodinách aerodynamiky učil o zrychlování proudu vzduchu na horní straně křídla. Mechanismus je jednoduchý: horní strana je delší, takže vzduch musí urazit delší dráhu - aby nedocházelo ke vzniku vakua za křídlem, musí po horní straně proudit rychleji - tím pádem klesá hustota a vzniká podtlak. Takhle funguje rovnice spojitosti proudění. Vyvozování vztlaku na rotujícím tělese (tzv. Žukovského princip) je zcela odlišný jev a s rovnicí spojitosti proudění nemá nic společného. Je to prosté roztáčení proudu vzduchu třením o rotující těleso. Kutta a Weber (okolo roku 1922) jasně v praxi dokázali že jako jediný zdroj vztlaku je tento princip naprosto nedostačující. Třetí věc je vír za letícím letadlem. Ten opět nemá absolutně nic společného s Žukovského principem. Je to prostý indukovaný vír, který vzniká vyrovnáváním vztlaku a podtlaku na konci křídla. Tvoří cca 80% víření za letadlem. K bližšímu studiu doporučuji učebnici aerodynamiky pro střední školy...

_________________
Spíš lítač než stavěč...

Díky za doporučení středoškolské učebnice. Já jsem aerodynamiku studoval ve Vídni na škole vysoké a ještě jsem měl štěstí, že mně učil prof.Oswatitsch, jeden z nejlepších žáků pana Prandtla, jestli znáš Pan Oswatitsch mně také dával dobré známky, z čehož usuzuji, že jsem občas něco pochopil Také jsem docela dlouho vlastnil pilotní průkaz a nyní se do toho asi znovu dám.

Tak pěkně po jednom:

1. vztlak na rotujícím tělese = nikoliv Žukovského princip,ale Magnusův jev, koukni na
http://fyzweb.cuni.cz/dilna/krouzek/k43.htm
nebo na
http://cs.wikipedia.org/wiki/Magnusův_jev

2. Žukovský = díky jeho matematické transformaci válce na obrys profilu bylo možno i bez počítače správně spočítat cirkulaci kolem profilu. Je to ale docela náročná matematika, včetně Kuttovy podmínky pro odtokovou hranu, viz např.
http://en.wikipedia.org/wiki/Joukowsky_transform
http://en.wikipedia.org/wiki/Kutta_condition

Problém: nejde to s každým profilem, ale jen s určitou třidou profilů (dodnes se nazývají Žukovského profily). Pro pochopení a studium fenoménu cirkulace to ale bylo velmi důležité.

3.víry: nejsou jen otázkou víry
zjednodušený, ale pro výpočty použitelný pohled na věc např.:
http://en.wikipedia.org/wiki/Horseshoe_vortex
Letadlo produkuje během letu celý systém vírů, já jsem se zmiňoval o tzv.starting vortexu, který se odlepí během startu a stojí na místě, než se zozptýlí. Samozřejmě úzce souvisí s cirkulací kolem křídla.
I za letu je třeba dodržovat bezpečnostní odstupy od velkých letadel, protože indukovaný vír působí vždy, když je vyráběn vztlak.
Obrázek starting vortexu (Anfahrwirbel) např. na
http://www.toeging.lednet.de/flieger/profi/aerodyn.htm
jakž takž fotka víru při rozjezdu je na straně 32 v
http://lbs.hh.schule.de/nwz/lw/pdf/Begleittext.pdf

4. Bernoulliho rovnice a spojitost proudění: tady je velká chyba, i ta Raskinova: pokud je profil ve stavu nosné cirkulace, o žádné spojitosti proudění nelze mluvit. Kdo by chtěl (a jak?) donutit vzduch na horní straně, který se na náběžně hraně oddělí od vzduchu na spodní hraně, aby si dal rande zase přesně na odtokové hraně, se stejnými molekuly vzduchu, od kterých se na nábežné hraně odloučil? Odpověď: nikdo, tudíž je použití Bernoulliho nesmyslné.
Pěkně to je to i vyobrazeno na:
http://www.allstar.fiu.edu/AERO/airflylvl3.htm

Bernoulliho rovnice je formulována a výborně použitelná pro proudění v trubkách proměnlivého průřezu, pro pochopení vztlaku sama o sobě nestačí.

5. s klesáním hustoty bych byl pod Mach 0.3 opatrný, jelikož v této oblasti je změna hustoty vzduchu zanedbatelná.

Já žádnou konkrétní knihu nedoporučuji, internet je plný kvalitních stránek, bohužel se najdou i takoví Raskinové, ale díky tomu se rozpoutala zajímavá diskuze.

_________________
Zdravíčko z Brna!

Díky. To byl super příspěvek pro všechny, které to trochu zajímá.