hoe vliegt een vliegtuig

[SCRT Pilot]

Met het risico om gelijk gekruisigd te worden toch deze vraag.

Ik lees vaak dat een vliegtuig vliegt doordat de lucht langs de bovenzijde van de vleugel een langere weg aflegt dan aan de onderzijde van de vleugel. Indien de snelheid stijgt daalt de statische (geloof ik) druk en krijg je door een drukverschil tussen onderzijde en bovenzijde een kracht omhoog aan de onderzijde van de vleugel.

Ook heb je een instelhoek waardoor de lucht in een andere richting gedwongen wordt en dan werkt de vleugel ook als een omgekeerde spoiler, anders zou een vliegtuig met symmetrisch profiel m.i. niet kunnen vliegen.

Als een toestel overtrekt dan kan de lucht de bovenzijde van de vleugel niet meer volgen, prachtig toch? Heb je een vacuum aan de bovenzijde en de volle druk aan de onderzijde, meer lift kun je toch niet krijgen, -1 bar bijv. hebben ze nog niet uitgevonden .

Bovendien maakt de vleugel zo'n grote hoek dat de spoilerwerking groot is, nog meer lift.

Mijn gedachte, bij overtrekken wordt de weerstand zo groot van de vleugel dat deze veel lift maar ook drag krijgt en zo de snelheid snel uit het toestel haalt waardoor deze dus wel zijn lift verliest en omlaag stort.

Klopt mijn gedachte een beetje of moet ik eens langs de huisarts?

mvg

 

[Henri Kaper]

Waardoor levert een vleugel lift? Ik heb het eens aan een luchtvaart ingenieur gevraagd, iemand die voor Boeing en Airbus werkt, toen ik een lesje "Het vliegtuig" ging geven op een basisschool.

De verklaring dat "de lucht langs de bovenzijde van de vleugel een langere weg aflegt dan aan de onderzijde" is een hardnekkig in het leven blijvende, onjuiste verklaring.

Een vleugel levert vooral lift door invalshoek ... als een soort waterskieën op luchtdeeltjes. Asymmetrisch en symmetrisch profiel werken hetzelfde.

Verschillende profielen hebben dus geen verschillende werking, maar wel andere eigenschappen in bijvoorbeeld weerstand en het moment van overtrekken.

Als je er dieper op ingaat hebben wervelingen er ook iets mee te maken, maar hoe dat precies zit is men nog niet uit.

De luchtstroom over een vleugel kleeft vast aan de vleugel. Het moment dat de vleugel zo ver achterover is gekanteld dat de luchtstroom los laat, is het moment dat de vleugel overtrekt en dus geen draagkracht meer levert.

Je hoeft niet langs de huisarts, hoor!

 

[Flying Davy]

Op dat moment bevind zich dus geen vacuum aan de bovenzijde van de vleugel maar is de luchtstroom turbulent. Door deze turbulente luchtstroom heb je veel weerstand en weinig lift. Zie het filmpje hieronder:
[media=youtube]zrwlpHE7P8Q[/media]

Het begint met de vlaggetjes op de vleugel netjes naar achter, netjes
over de vleugel als gevolg van de luchtstroom die ze die kant op blaast, zoals het hoort om te kunnen vliegen. Op het moment dat ze pitch up gaan geven ontstaat er een moment dat de luchtstroom het profiel niet meer kan volgen en los zal laten van de vleugel, zoals al beschreven door Henri. Op dit moment is de luchtstroom ineens turbulent en is er geen onderdruk meer aan de bovenkant van de vleugel(dat is ook een principe waardoor een vleugel lift genereert, maar ook door de intstelhoek, volgens mijn leraar vliegtuigaerodynamica).
De vleugels verliezen dus niet hun lift door de snelheidsafname maar door een te grote invalshoek die ervoor zorgt dat de luchtstroom niet meer netjes het vleugelprofiel volgt.
Je hoeft niet langs de huisarts hoor, het blijft een lastig onderwerp als je het nooit een keer duidelijk uitgelegt hebt gekregen.

Groeten Davy

 

[PH_AJH]

Kijk eens hier....Index of Aerodynamics Slides

... als een soort waterskieën op luchtdeeltjes. Asymmetrisch en symmetrisch profiel werken hetzelfde.

Nee dus. http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/wrong2.html

Het is echt complexer dan dat.

 

[Jahre Viking]

Waardoor levert een vleugel lift? Ik heb het eens aan een luchtvaart ingenieur gevraagd, iemand die voor Boeing en Airbus werkt, toen ik een lesje "Het vliegtuig" ging geven op een basisschool.

De verklaring dat "de lucht langs de bovenzijde van de vleugel een langere weg aflegt dan aan de onderzijde" is een hardnekkig in het leven blijvende, onjuiste verklaring.

Een vleugel levert vooral lift door invalshoek ... als een soort waterskieën op luchtdeeltjes. Asymmetrisch en symmetrisch profiel werken hetzelfde.

Verschillende profielen hebben dus geen verschillende werking, maar wel andere eigenschappen in bijvoorbeeld weerstand en het moment van overtrekken.

Als je er dieper op ingaat hebben wervelingen er ook iets mee te maken, maar hoe dat precies zit is men nog niet uit.

De luchtstroom over een vleugel kleeft vast aan de vleugel. Het moment dat de vleugel zo ver achterover is gekanteld dat de luchtstroom los laat, is het moment dat de vleugel overtrekt en dus geen draagkracht meer levert.

Je hoeft niet langs de huisarts, hoor!

Was het wel een luchtvaart ingenieur? of was het een wanabe die in werkelijkheid schoonmaker is?

Mijn vader is hoofdmonteur op de Glostor Meteor en de Hawker Hunter geweest, En nog een jaartje van de Lockheed F104. Van de Hunter en en de Meteor hebben we hier de originele fabrieks boeken liggen waar letterlijk alles in staat tot aan het kleinste schroefje aan toe. Ook de militaire lesboeken heeft hij altijd bewaard. En daar staat echt het verhaal in wat topicstarter ook heeft verteld. Ik denk niet dat de luchtmacht en 2 fabrikanten van gevechtsvliegtuigen zo vlak na de oorlog met een koude oorlog in het verschiet de plank zo allemachtig mis slaan. Of wel?

Er wordt wel degelijk door de langere weg aan de bovenkant van de vleugel een onderdruk gecreëerd die het vliegtuig omhoog zuigt. Topic starter heeft daarin gelijk. Dit system word nog steeds toegepast bij langzaam vliegende vliegtuigen omdat het niet anders kan. Zelfs de 700km/h vliegende, zware Fairchild A10 anti tank vliegtuig heeft vleugels op dit principe gebouwd.

Dat "waterskiën" op de lucht is voor snelle vliegtuigen die meer dan mach 1 kunnen halen. Deze vliegtuigen worden meer door de stuwdruk in de lucht gehouden en de symetrische vleugels die eigenlijk helemaal niet kunnen vliegen moeten meer als stabilisator worden gezien. Dit is in het extreme zichtbaar bij de Lockheed F104 Starfighter die dan ook meer op een raket dan een vliegtuig lijkt met zeer kleine en scherpe vleugels. Dit systeem is uitsluitend mogelijk met computergestuurde vliegtuigen. Dit systeem komt bij mijn weten alleen voor in de militaire vliegerij en is beter bekend als Fly By Wire. Deze vliegtuigen kunnen alleen langzaam vliegen door de constante aanpassingen die de computer doet en het toestel gaat dan ook erg met de kont naar beneden hangen, steunend op de stuwdruk. Meestal moet zelfs de naverbrander er aan te pas komen om langzamer dan 500km/h te gaan. Een Genaral Dynamics F16 dondert met bij 250 km/h ook gewoon uit de lucht. Wil hij dat doen, dan moet alles uit de kast worden gehaald met de naverbrander vol open. Dit werd afgelopen zomer ook gedemonstreerd bij de KLU opendag te Leeuwarden. De F104 kan het helemaal niet en heeft een langdingssnelheid van 500km/h. Met de traditionele vleugel kan je niet supersonisch gaan, die spat dan uit elkaar.

In jou verhaal blijven 3 mogelijkheden over:

1, je hebt het toch niet begrepen (is niets mis mee hoor)
2, de ingenieur heeft het niet begrepen. (daar is heel veel mis mee)
3, hij was helemaal geen ingenieur, aldus niet in de luchtvaart.

Bij mij in Joure wonen ook een paar van die wanabe piloten. Vaak oudere mannen die uit de tijd komen dat een (jonge) vrouw in katzwijm viel als je piloot was. Deze mannen vlogen al in F16's toen het toestel nog op de takentafel lag. Ik denk dat jij met zo'n persoon te meken hebt gehad.

 

[SCRT Pilot]

@Jahre,

Met stuwdruk bedoel je in dit geval de aandrijfkracht van de motor?

Als ik het goed begrijp dan zorgt de instelhoek bij een symmetrisch vleugelprofiel ervoor dat de vleugel effectief weer asymmetrisch is ipv dat deze dan als spoiler zou werken. Genoeg spoilerwerking bij hoge snelheden boven de geluidssnelheid. Ik zeg genoeg omdat als je met de auto rijdt en een meubelpaneel uit het raam steekt en deze kantelt weet ik zeker dat je hem niet houdt, toch spoilerwerking onder mach 1. (je rijdt dus niet mee met de thrust SSC).

?

Leo

 

[Dirk]

Er zijn twee mensen geweest die het vliegen mogelijk gemaakt hebben .... mijnheer Daniel Bernoulli die daar in de 18e eeuw een wet(matigheid) vaststelde ..

• Een van de gevolgen van de wet is dat een toename in de snelheid van een vloeistof of gas gepaard gaat met een verlaging van de druk in die vloeistof of dat gas: als lucht met een hogere snelheid aan de ene kant over een vleugelprofiel stroomt dan aan de andere kant, ontstaat een drukverschil dat een kracht op de vleugel zal uitoefenen.

Een asymetrisch vleugelprofiel heeft normaliter een grotere ronding aan de bovenzijde dan aan de onderzijde ... bij het vliegen zullen de luchtmoleculen langs de bovenzijde een langere weg afleggen en dus sneller langs de bovenzijde passeren dan aan de onderzijde ... dus volgens Bernoulli's wet is dan de druk aan de onderzijde hoger dan aan de bovenzijde gevolg het vliegtuig wordt omhoog geduwd ... maar dat was niet voldoende en toen hebben ze Isaac Newton met zijn 3e wet (actie is reactie) te hulp geroepen ... een vleugelprofiel draagt beter als het onder een zekere hoek met de lucht staat ... hierdoor wordt de lucht naar beneden geduwd en het vliegtuig met een gelijke kracht omhoog geduwd (wet behoud van energie) .... hoe sneller het vliegtuig hoe belangrijker aandeel van de lift door mijnheer Newton gedaan wordt ...

Vlakke (profileloze vleugels) hebben bij lage snelheden weinig lift en kunnen alleen vliegen bij een zeer lage vleugelbelasting en een grote instelhoek (zoals bij voorbeeld de bekende "Shockflyer's" en alles wat daar op lijkt) .... deze vliegen voornamelijk dankzij de heer Newton en het aandeel Bernoulli is hier te verwaarlozen ....

 

[N.P.S.]

Klopt, Newton speelt een grote rol bij het vliegen. Als het vliegen alleen aan Bernouille werd overgelaten zou een vliegtuig met een asymetrisch profiel (vlakke onderzijde, bolle bovenzijde) nooit ondersteboven kunnen vliegen.
We weten allemaal dat dit wel kan en dan vliegt het vliegtuig dankzij meneer Newton.

 

[Jahre Viking]

@Jahre,

Met stuwdruk bedoel je in dit geval de aandrijfkracht van de motor?

Als ik het goed begrijp dan zorgt de instelhoek bij een symmetrisch vleugelprofiel ervoor dat de vleugel effectief weer asymmetrisch is ipv dat deze dan als spoiler zou werken. Genoeg spoilerwerking bij hoge snelheden boven de geluidssnelheid. Ik zeg genoeg omdat als je met de auto rijdt en een meubelpaneel uit het raam steekt en deze kantelt weet ik zeker dat je hem niet houdt, toch spoilerwerking onder mach 1. (je rijdt dus niet mee met de thrust SSC).

?

Leo

Ja, maar dan wel de aandrijfkracht van een straalmotor.

Wat betreft het vleugelprofiel, dat is wel zo, maar het is mij bij foto's van supersonisch vliegende straaljagers nooit opgevallen dat er flaps versteld staan. Bij lagere snelheden zoals bij het landen is dit wel zo. Supersonisch niet.

Spoilers van auto's mogen dan wat weg hebben van vliegtuig vleugels, het is toch wel een ander verhaal, een heel ander doel. Trouwens, ook een autospoiler wordt pas effectief bij een hoge snelheid. Wat die petjesjochies met hun auto doen is het brandstofverbruik enorm opjagen.

 

[Berto]

Klopt, Newton speelt een grote rol bij het vliegen. Als het vliegen alleen aan Bernouille werd overgelaten zou een vliegtuig met een asymetrisch profiel (vlakke onderzijde, bolle bovenzijde) nooit ondersteboven kunnen vliegen.
We weten allemaal dat dit wel kan en dan vliegt het vliegtuig dankzij meneer Newton.

Mhhhh, dit heeft natuurlijk ook weer met de invalshoek te maken.

Als je de invalshoek op 0 houdt werkt dit niet nee.
Maar ga je de invalshoek vergroten terwijl je op zijn kop vliegt dan er een moment komen waar de lucht nog over de bovenzijde van de vleugel (wat de onderzijde op zijn kop is) weer een langere weg afleggen waardoor er toch weer die onderdruk ontstaat.

Dit merk je tijdens het vliegen omdat je down moet drukken tijdesn de rugvlucht, bij een clark Y profiel zal dit alleen veel meer zijn dan bij een bijna symetrisch profiel.


Neemt niet weg dat Newton er ook mee te maken heeft alleen is hier nog zeer moeilijk mee te rekenen + nog niet overal geaccepteerd.
Bernoulli zijn we mee opgegroeid en is te verklaren, cq. meten, cq te berekenen.

 

[SCRT Pilot]

Neemt niet weg dat Newton er ook mee te maken heeft alleen is hier nog zeer moeilijk mee te rekenen + nog niet overal geaccepteerd.
Bernoulli zijn we mee opgegroeid en is te verklaren, cq. meten, cq te berekenen.

Is toch een omgekeerde spoiler? Bij F1 (en andere) auto's wel geaccepteerd denk ik terwijl die veel hebben afgekeken van de luchtvaart. Hoewel, de spoilers hebben wel een dun vleugelprofiel t.o.v. vliegtuigen ondersteboven .

Zelf even creatief geweest op papier.

F=mxa
deltav=axt

a=deltav/t

F=mxdeltav/t=mx(v2-v1)/t (oops) =m/t(v2-v1)=m(met een puntje erop)x(v2-v1) Dit is dan in 2D te schrijven als een Fx en een Fy component welke zeer afhankelijk zijn van de instelhoek cq hoek waarbij de vleugel de lucht nadert. Instelhoek is eigenlijk een ontwerpparameter welke in de vlucht niet zo van belang is voor dit probleem, door pitchen van het vliegtuig zal de aanstroomhoek steeds wijzigen.

Dus werkt de vleugel volgens mij wel (ook) als spoiler.

 

[Jahre Viking]

Is toch een omgekeerde spoiler? Bij F1 (en andere) auto's wel geaccepteerd denk ik terwijl die veel hebben afgekeken van de luchtvaart. Hoewel, de spoilers hebben wel een dun vleugelprofiel t.o.v. vliegtuigen ondersteboven .

Zelf even creatief geweest op papier.

F=mxa
deltav=axt

a=deltav/t

F=mxdeltav/t=mx(v2-v1/t)=m/t(v2-v1)=m(met een puntje erop)x(v2-v1) Dit is dan in 2D te schrijven als een Fx en een Fy component welke zeer afhankelijk zijn van de instelhoek cq hoek waarbij de vleugel de lucht nadert. Instelhoek is eigenlijk een ontwerpparameter welke in de vlucht niet zo van belang is voor dit probleem, door pitchen van het vliegtuig zal de aanstroomhoek steeds wijzigen.

Dus werkt de vleugel volgens mij wel (ook) als spoiler.

Mijn hoogste cijfer op rekenen was een 6 en op wiskunde een 4, dus ik haak hier af. Of om het maar eens op de Johnny Bravo manier te zeggen: yeah whatever...

 

[SCRT Pilot]

Niet afhaken joh, nu begint het net leuk te worden. Als je het niet kunt volgen gewoon vragen dan kan het uitgelegd worden. Hebben ze bij mij en de meeste anderen ook ooit moeten doen.

Misschien klopt het verhaal van mij niet eens, daarom ben ik ook het topic gestart.


Formules zijn leuk maar ik moet (helaas) "afhaken" als het gaat om het bepalen van de massastroom en de verschillende snelheden welke veroorzaakt/beinvloed wordt door de vleugel, er zijn vast mensen die dat wel kunnen beredeneren/uitrekenen en ik hoop dat die mij weer wijzer kunnen maken.

Volgens mij wordt door het spoilereffect (als dat er is) zelfs de punt/voorlijst van een vleugel omlaag gedrukt. Ook nooit voor mogelijk gehouden.

 

[Flying Davy]

Wat bedoel je precies met het spoilereffect? Want een spoiler in de luchtvaart heeft een hele andere werking dan de spoilers die op een auto zitten.
Een vleugel werkt zoals eerder gezegt met 2 principes. 1tje volgens bernoulli en 1tje volgens newton. Deze 2 samen zorgen voor de inrichting van de vleugels op hedendaagse vliegtuigen. Bernoulli is al uitgelegt hierboven door Berto als ik me niet vergis, dat is dus dat druk afneemt als een gas sneller beweegt. Echter volgens mij vliegtuigaerodynamicaleraar is het niet zo dat de lucht aan de bovenkant sneller gaat dan de lucht aan de onderkant. En die meneer leert mij internationaal geaccepteerde leerstof voor piloten. Volgens hem gebeurt het zelfs dat de lucht aan de onderkant sneller loopt dan aan de bovenkant. Hierdoor ontstaat aan de onderkant toch een hogedruk en aan de bovenkant een lagedruk. Het andere principe is dat van Newton, als een vleugel een bepaalde hoek maakt met de luchtstroom(dus ook als de lucht naar beneden of naar boven gericht is!) dan is de luchtstroom aan de achterkant van de vleugel naar beneden gericht en word de vleugel als het ware naar boven gedrukt.

Of een vleugelneus naar boven of onder word gedrukt kan je niet zo 1,2,3 zeggen. Hiervoor moet je gaan kijken waar het center of pressure van de vleugel aangrijpt. En die verandert nog wel is als je sneller of langzamer gaat vliegen, zeker wanneer men de geluidsbarriere doorbreekt.

Als je een formule zoekt om mee te rekenen wat voor lift een vleugel levert dan heb je de liftformule nodig: L=q x Cl x S
Hierin is L de lift, q is de dynamische druk, Cl is de coefficient van lift en S is het vleugeloppervlak.
De dynamische druk is uit te rekenen met de formule: q=1/2 x rho V(kwadraat). Hierin is rho de luchtdichtheid en V de snelheid.

Je gaat nu erg diep in de aerodynamica van vliegtuigen moet ik zeggen. Leuk dat je er zoveel belangstelling voor hebt en ik hoop dat ik het duidelijk uitgelegt hebt.

EDIT: Fly by wire, word tegenwoordig ook gebruikt in airliners. Niet omdat de vliegtuigen anders niet vliegen maar omdat het lichter is.

 

[SCRT Pilot]

Ik bedoel met spoilereffect dat door de richtingsverandering van de lucht (massa) een kracht uitgeoefend wordt, het Newtonaandeel zeg maar.

Nu je het zegt besef ik dat een spoiler in de vliegtuigtechniek een soort klep is om de vleugelvorm te "vernietigen" na het landen om sneller te kunnen remmen. Heb zoiets op tv gezien van een vliegtuig dat de landingsbaan afreed aan het einde omdat de piloten vergeten waren de spoilers te gebruiken, maar die bedoelde ik niet.

 

[N.P.S.]

Mhhhh, dit heeft natuurlijk ook weer met de invalshoek te maken.

Juist, maar invalshoek IS Newton. Luchtmoleculen stromen tegen de vleugelonderzijde (of bij een onderste boven vliegend toestel tegen de bolle bovenzijde van het profiel) aan en worden naar beneden weggedrukt. Omdat actie=reactie gaat de vleugel omhoog.

 

[Flying Davy]

Owkeey dan heb je t begrepen. De spoilers op een vliegtuig zorgen ervoor de profielvorm van een vleugels verstoord word en de vleugels hierdoor geen lift meer genereren. Hierdoor komt er meer gewicht op de wielen waardoor deze meer wrijving hebben met het asfalt en het vliegtuig dus sneller kan afremmen.

 

[N.P.S.]

Ik bedoel met spoilereffect dat door de richtingsverandering van de lucht (massa) een kracht uitgeoefend wordt, het Newtonaandeel zeg maar.

Nu je het zegt besef ik dat een spoiler in de vliegtuigtechniek een soort klep is om de vleugelvorm te "vernietigen" na het landen om sneller te kunnen remmen. Heb zoiets op tv gezien van een vliegtuig dat de landingsbaan afreed aan het einde omdat de piloten vergeten waren de spoilers te gebruiken, maar die bedoelde ik niet.

Niet alleen na de landing. Zweefvliegtuigen gebruiken de spoilers om tijdens het aanvliegen voor de landing lift kwijt te raken. De spoilers maken een deel van de vleugel ineffectief door het toevoegen van weerstand en het belemmeren van de luchtstroom over de vleugel.

 

[Flying Davy]

Zweefvliegtuigen gebruiken de spoilers om tijdens het aanvliegen voor de landing lift kwijt te raken. De spoilers maken een deel van de vleugel ineffectief door het toevoegen van weerstand en het belemmeren van de luchtstroom over de vleugel.

Is het bij zweefvliegtuigen niet zo dat de spoilers voornamelijk weerstand leveren waardoor de snelheid uit de kist gaat en dat het effect van verminderde lift hier minder van belang is?? Ik ben zelf geen zweefvlieger dus ik begeef me nu op glad ijs.

 

[Berto]

Juist, maar invalshoek IS Newton. Luchtmoleculen stromen tegen de vleugelonderzijde (of bij een onderste boven vliegend toestel tegen de bolle bovenzijde van het profiel) aan en worden naar beneden weggedrukt. Omdat actie=reactie gaat de vleugel omhoog.

zal best, maar invalshoek is ook verandering van de onderdruk en dus liftkracht.