Hvað eru “vortex generator-ar”? (uppfært)

header_plane“Stall” orsakast, eins og allir flugmenn ættu að vita, af því að þrýstingur undir væng helst ekki meiri en sá er yfir honum er. Við þetta ástand missir vængurinn flug og fellur. Varla þarf að taka fram hættuna sem af ofrisi getur hlotist en ofris er líklega það mikilvægasta sem flugmenn þurfa að kynnast og læra áður en menn hefja sig til himnanna. Til eru ráð til að bæta eiginleika vængs í þessu ástandi.

42-2Vængur flugvélar er þannig mótaður að hann er með meira yfirborð að ofan en að neðan. M.ö.o. er loftið lengur að ferðast yfir vænginn en undir hann. Við þetta ástand myndast tog líkt og að flugvélin væri hengd í krana og dregin upp. Margir halda að flugvélar fljúgi eingöngu á vélaraflinu einu saman og óttast því mótormissi þar sem að flugvélin hljóti þá með öllu að falla úr skýjunum eins og píanó af húsþaki. Svo er víst ekki.

Einn af stærstu og bestu eiginleikum fisflugvéla er að þær eru léttar, en um leið með stóra vængi sem mynda mikið tog og geta því flogið afar hægt. Eðli málsins samkvæmt eru þessar tvær stærðir samhangandi þegar að flugi kemur og lítil þyngd og stórt vængyfirborð þýðir yfirleitt mjög gott tog og þar með mikil lyftigeta og afar gótt svifhlutfall. Svifhlutfall (glide ratio) er gjarnan 1:10 – 1:16 (einn á móti 16) á fisflugvélum en oft ekki nema 1:4 – 1:6 á vel þekktum einkaflugvélum eins og Cessna. Þetta hlutfall gefur til kynna hve mikið flugvél tapar hæð móti vegalengdinni sem hún svífur (1:16 þýðir að vél flýgur 16m áfram fyrir hvern 1m sem hún fellur). Þetta hlutfall á við um vél án vélarafls. Hafa ber þó í huga að þetta hlutfall á einungis við þegar um hagstæðustu skilyrði er að ræða og við hagstæðasta svifflugshraða.

Innskot eftir athugasemdir frá lesanda*:  Ekki er fullkomlega farið rétt með svifhlutfallið sem hér er um rætt og er rétt að benda á að Cessna 180 er með 1:9 og getur mælst hagstæðara við bestu skilyrði.  Að auki eru mörg fis með lélegra hlutfall, t.d. Zenith 701 STOL, með 1:8.  Þetta kemur til af því að margar af fisflugvélum eru með þykka vængi til að ná þeim lága ofrishraða sem krafist er í reglugerð um fis (65 km/klst).  Með vortex generatorum má lækka ofrishraða um leið og að betra svifhlutfalli er náð með betri stýringu lofts yfir væng.  Nýrri fis nálgast einkaflugið óðum og einkaflugið nálgast fis flokkunina á móti.  Létt og sterk byggingarefni þýða öflugri vélar innan fisskilgreiningarinnar og léttari og rekstrarhagkvæmari innan einkaflugshlutans.  Svifhlutfallið nálgast því að sama skapi í báðum flokkum.

aerobaticEn hvað hefur áhrif á flug ef mótor er til staðar? Margar listflugvélar t.a.m. geta nánast flogið á mótornum einum saman. Þar spilar saman létt flugvél og mjög aflmikill mótor sem á móti orsakar mikla eldsneytiseyðslu. Að auki eru þessar vélar afskaplega ósvifgjarnar og því er svifhlutfallið afar óhagstætt á móti. Til að flug megi vera hagkvæmt þarf hlutfall þyngdar og mótors að vera hæfilegt. Það þýðir að flestar flugvélar geta því miður ekki treyst á mótorinn einn, en fljúga þess í stað á hæfilegum farflugshraða og kosta til hæfilega miklu eldsneyti. Þessi farflugshraði er í flestum tilfellum mun meiri en ofrishraði (stall hraði) flugvélarinnar en við ákveðin skilyrði þarf að nálgast ofrishraðann og þá skiptir máli að handtökin séu rétt.

Fisflugvélar eru bundnar þeirri reglugerð að mega ekki vera með hærri ofrishraða en 65 km/klst. Þetta gerir það að verkum að ofangreindir þættir eru nýttir til hins ítrasta að maður skyldi halda. En flugeðlisfræði er ekki nýtt fag og til langs tíma hafa einfaldar reglur verið viðhafðar og því fátt komið fram á sjónarsviðið til að bæta eiginleika þessara véla hvað ofrishraða varðar. Ný byggingarefni (koltrefjar, glertrefjar, plast, o.fl.) hafa gert vélarnar léttari en oft(ast) hefur það sem þetta hefur hagrætt farið í að gera vélarnar ríkulegar útbúnar og plássmeiri. Fátt hefur verið gert til að minnka ofrishraðaskilyrði.

IMG_5056Hafir þú, lesandi góður, flogið með farþegaþotu nýverið, eru líkurnar meiri en minni að þú hafir séð eina af mest áberandi breytingum á flugvélum s.l. áratugi, eða “winglets”. Þetta eru vængframlengingar sem standa upp úr vængendunum. Þessi ómerkilega breyting sparar umtalsvert í eldsneytisnotkun þessara véla. Ef þú hefur þeim mun meiri áhuga á flugeðlisfræði hefur þú líklega tekið eftir litlum uggum sem standa í röðum framarlega eftir vængbrúninni eftir vængnum endilöngum. Þetta eru umræddir “vortex generator-ar”, svo ég sveigi þetta ágæta enska orð nær íslenskunni.

Vortex generatorar (og sé hvaða lesanda frjálst að senda mér ábendingu um íslensku þess orðs), leiða loftstrauma þá sem koma yfir vænginn (og stél ef menn vilja) eftir ákveðnum rásum. Ef myndin hér ofar (mynd nr. 2) er skoðuð sjást vindhvirflar myndast í ofrisstellingu vélarinnar. Samspilið þar er bæði óhagstæðan vængfláa (“angle of attack”) og hægur farflugshraði, en hvort tveggja getur orsakað ofris. Séu hinsvegar settir “VG” uggar á vænginn, er loftinu beint eftir ákveðnum línum yfir vænginn og þá má segja að skilyrði þessara tveggja þátta batni til muna. Orsakast þetta m.ö.o. í að loftflæðið brotnar við minni hraða og/eða við meiri vængfláa. Niðurstaðan er lækkun ofrishraða í öllum tilfellum og hagstæðari vindmótstaða vængs sem orsakar að auki meiri farflugshraða og minni eldsneytiseyðslu.

tf137vortexVortex generator-a er hægt að kaupa á netinu fyrir um 100 dollara. Þeir eru búnir til úr plastblöndu, límdir á vélina eftir ákveðnum reglum (skapalóni) og líklega tekur leikmann minna en 2 klst. að “uppfæra” flugvél með slíkum búnaði. Enn sem komið er, er þessi búnaður ósamþykktur og því ekki í boði fyrir einkaflugvélar, en fisflugmenn hafa tekið tækninni fagnandi og þ.m.t. hafa þónokkrir fisflugmenn hér á landi bætt flugvélar sínar með slíkum búnaði. T.a.m. má nefna TF-137 (Zenith 701) (sjá grein hér) og TF-155 (Savannah) sem hafa báðar sýnt fram á mikinn mun í öllum mælingum. Ekki verður betur séð en að ofrishraði þessara véla hafi lækkað um a.m.k. 10 km/klst og farflugshraði er meiri og eldsneytiseyðsla minni. TF-155 fórnaði t.d. “slöttsunum” (enska: “slats”) fyrir VG og þrátt fyrir það er um betrumbætur á eignileikum að ræða. Nokkrar vélar munu verða búnar VG fyrir sumarið, t.d. Skyranger, Kitfox og Storch, og verður spennandi að fylgjast með niðurstöðunum.

 

Innskot eftir athugasemdir frá lesanda*:  VG kit-ið sem hér um ræðir er ekki samþykkt fyrir einkaflugvélar.  Þó eru til sérstök sett fyrir ákveðnar tegundir flugvéla (sbr. Boeing 757 auðvitað).  Þau eru sérhönnuð fyrir hverja vél og tegundarvottaðar (type certified) og kosta yfirleitt dágóðan skilding.  Skv. upplýsingum lesanda eru þónokkrar einkaflugvélar með slík sett á vængum og stéli.  Þar má nefna TF-FIM, SuperCub á Selfossi.  Undirrituðum leikur forvitni á að fá dæmisögur úr einkaflugsgeiranum og heyra hvaða áhrif þetta hefur haft á þær vélar og mun birta þær upplýsingar hér um leið við gott tækifæri.

Þeir sem vilja kynna sér VG fyrir fisflugvélar (sem og aðrar vélar) geta kíkt á þessa vefsíðu en undirritaður hefur einmitt keypt kit frá þeim aðila. Nánari skýrsla um ásetningu og mælingar verður birt á vefnum að verkinu loknu.

Að lokum læt ég fylgja ágætis myndband sem útskýrir ágætlega ásetningu settsins sem um ræðir og sýnir svo muninn á Zenith 701 (sama vél og TF-137) með og án VG:

{youtube}YQO7SoULc3U{/youtube}

* Steinar Guðjónsson er einkaflugmaður frá Selfossi, en ekki síst bróðir Emils Guðjónssonar félagsmanns í Fisfélagi Reykjavíkur.  Steinar hefur mikla reynslu af bæði einka- og fisflugi og er honum þakkað fyrir ábendingarnar.   Lesendur eru hvattir til að senda ábendingar um greina- og fréttaskrif á webmaster[hjá]fisflug.is

By |2009-03-22T01:24:20+00:00March 22nd, 2009|Kennsluefni|0 Comments

About the Author: