Hugmyndin um flug hefur heillað mannkynið um aldir og loftflögurinn er kjarninn í þessari hrifningu. Loftfóður, í sinni undirstöðuformi, er þversniðsform sem er hannað til að mynda lyftingu þegar loft streymir um hann. Þessi form eru ríkjandi í vængjum fugla, blöðum vindmyllu og auðþekkjanlegast í vængjum flugvéla.
Rannsóknir á loftflögum og eiginleikum þeirra er hornsteinn loftaflfræði, grein eðlisfræðinnar sem snýr að hreyfingu lofts og annarra loftkenndra vökva, og krafta sem verka á líkama á hreyfingu innan þeirra vökva. Eiginleikar loftfars geta verið mjög mismunandi, allt frá þunnri, sléttri hönnun á væng orrustuþotu til breiðs, bogadregins yfirborðs svifflugu.
Til þess að meta þau djúpstæðu áhrif sem það hefur haft á tækni og flutninga verður maður fyrst að skilja grundvallarreglur þeirra. Djúpur skilningur á vélfræði þess dregur ekki aðeins úr því hvernig stórfelldar flugvélar haldast á lofti heldur víkkar einnig þekkingu okkar um hugsanlegar framfarir í loftaflfræði.
Skilningur á vísindunum á bak við loftfóður
Vísindin á bak við loftþynnur eiga sér rætur í tveimur meginreglum vökvavirkni: Bernoullis meginreglu og þriðja hreyfilögmál Newtons. Meginregla Bernoulli segir að aukinn hraði vökva eigi sér stað samtímis lækkun á þrýstingi eða minnkun á hugsanlegri orku vökvans. Þessi meginregla skiptir sköpum við að útskýra þrýstingsmuninn fyrir ofan og neðan loftþil sem stuðlar að lyftumyndun.
Þriðja hreyfilögmál Newtons, sem segir að fyrir hverja aðgerð sé jöfn og andstæð viðbrögð, á einnig við um virkni þynnanna. Þegar loftstreymi er beint niður á við af filmunni myndast viðbragðskraftur upp á við, sem upplifir sig sem lyftingu. Þessi lyfta er það sem gerir flugvélum kleift að fara upp í himininn og viðhalda hæð meðan á flugi stendur.
Lögunin er hönnuð til að hámarka hraða loftsins fyrir ofan væng og lækka þannig þrýstinginn, en loftið fyrir neðan hreyfist tiltölulega hægar og viðheldur hærri þrýstingi. Þessi mismunur í þrýstingi leiðir til krafts upp á við, lyftir vængnum og þar af leiðandi allri flugvélinni.
Framleiðsla lyftu með loftþil er háþróað ferli, undir miklum áhrifum frá rúmfræði loftþilsins. Fremri brún filmunnar er sá hluti sem fyrst snertir loftið. Þar sem loftið klofnar til að flæða yfir og undir vængnum, tryggir sveigjanleiki og horn vængsins að loftið sem fer yfir efsta yfirborðið hefur lengri leið og verður því að ferðast hraðar til að sameinast aftur loftinu sem streymir undir.
Þetta hraða flæði yfir toppinn skapar lágþrýstingssvæði, en hægara loftið undir viðheldur hærri þrýstingi. Háþrýstisvæðið þrýstir upp á móti lægri þrýstingi og skapar lyftingu. Hægt er að stilla sveigju og horn þar sem filman mætir loftinu, þekkt sem árásarhornið, til að stjórna magni lyftunnar sem framleitt er.
Á sama tíma gegnir aftari brún filmunnar hlutverki við að jafna út loftflæðið þegar það fer úr vængnum, sem lágmarkar ókyrrð og draga, sem eru gagnvirkar að lyfta. Hið flókna jafnvægi milli lyftu, þyngdar, þrýstings og viðnáms er það sem gerir flugvél kleift að fljúga á skilvirkan hátt.
Loftflatar eru stoðir loftaflfræðinnar, fræðigreinarinnar sem fjallar um krafta lofts sem verkar á hluti á hreyfingu. Hönnun loftfars hefur ekki aðeins áhrif á lyftingu heldur einnig tog, kraft sem virkar í andstöðu við hlutfallslega hreyfingu hlutarins í gegnum loftið. Að lágmarka viðnám en hámarka lyftingu er mikilvægt markmið í þynnuhönnuninni.
Ennfremur eru þau ekki aðeins mikilvæg til að ná lyftu heldur einnig til að viðhalda stjórn á flugvél. The skotfæri, lyftur og stýri flugvélar eru í meginatriðum smærri loftþynningar sem stjórna loftstreymi til að stjórna velti, halla og gei, í sömu röð. Þannig eru þessi tæki óaðskiljanlegur við stjórnhæfni og stöðugleika flugvéla.
Áhrif loftfarstækni ná út fyrir flugvélar. Meginreglum lyftuframleiðslunnar er beitt á ýmsum sviðum, allt frá bílaiðnaðinum, þar sem loftþynnuform eru notuð til að draga úr viðnám og auka eldsneytisnýtingu, til íþróttaiðkunar, þar sem íþróttamenn nýta loftþynnulaga hjálma og búnað til að öðlast samkeppnisforskot.
Hægt er að flokka loftþynnur í stórum dráttum í nokkrar gerðir, hver með einstökum eiginleikum sem eru sniðin að sérstökum forritum. Samhverfar þynnur hafa eins efri og neðri yfirborð, sem gerir þær tilvalnar fyrir listflugsflugvélar og kappakstursbíla, þar sem stöðug frammistaða á hvolfi flugi eða við há árásarhorn er mikilvæg.
Cambed þynnur, með bogadregnum efri yfirborði, eru hönnuð til að framleiða meira lyfti á minni hraða, sem gerir þær vel hentugar fyrir farþegaflugvélar og svifflugur. Á sama tíma eru yfirkritískar þynnur með flatt efra yfirborð til að seinka upphaf höggbylgna á miklum hraða, þannig að draga úr viðnám og bæta frammistöðu.
Þykkt og lögun filmunnar gegna einnig mikilvægu hlutverki í eiginleikum þess. Þunnir loftþynningar eru venjulega notaðir í háhraðaflugvélum til að minnka viðnám, en þykkari loftþynnir veita burðarvirki og finnast í hægari, þyngri flugvélum.
Nokkrir þættir hafa áhrif á lyftumyndun loftþynnunnar, þar á meðal lögun þynnunnar, árásarhorn, flughraða og eiginleika loftsins sjálfs. Þynnuformið ákvarðar dreifingu þrýstings um vænginn og þar með magn lyftunnar sem hægt er að mynda.
Árásarhornið er hornið á milli strenglínu álþynnunnar – ímyndaðrar beinlínu frá leiðinni að aftari brúninni – og loftflæðisins sem kemur á móti. Ákjósanlegt árásarhorn hámarkar lyftingu en lágmarkar viðnám; þó að fara yfir þetta horn getur það leitt til stöðvunar, þar sem loftflæðið skilur sig frá vængnum og lyfti minnkar verulega.
Flughraði er annar mikilvægur þáttur þar sem lyfti er í réttu hlutfalli við veldi hraða loftsins sem fer yfir loftþilinn. Þéttleiki loftsins, sem hefur áhrif á hæð og hitastig, hefur einnig áhrif á lyftingu þar sem þéttara loft gefur fleiri sameindir til að mynda lyftingu.
Loftfarstækni hefur verið beitt á ótal vegu umfram flugiðnaðinn. Vindmyllur nota loftþynnulaga blöð til að breyta hreyfiorku vinds í raforku á skilvirkan hátt. Á sviði skipaverkfræði eru vatnsþynnur — jafngildi þessara þynna í vatni — notaðar til að lyfta skrokki háhraðabáta, minnka viðnám og gera meiri hraða kleift.
Jafnvel á sviði arkitektúrs eru meginreglur loftfars notuð. Ákveðnar háhýsi eru með hönnun sem er innblásin af loftþynnu til að draga úr vindstyrk og lágmarka sveiflur. Í íþróttum njóta hjólreiðamenn og skautahlauparar góðs af hjálmum og jakkafötum sem draga úr loftafl og gera þeim kleift að auka hraðann.
Framtíð tækninnar lofar góðu þar sem framfarir í efnisvísindum og tölvuvökvavirkni (CFD) leiða til skilvirkari og nýstárlegri hönnunar. Vísindamenn eru að rannsaka virka stjórnfleti sem geta breytt um lögun í rauntíma, lagað sig að mismunandi flugaðstæðum til að hámarka frammistöðu.
Leitin að sjálfbærni er einnig að knýja áfram þróun þynnanna sem geta starfað á áhrifaríkan hátt á minni hraða og með minni hávaða, mikilvægt atriði fyrir lausnir fyrir hreyfanleika í þéttbýli eins og dróna og fljúgandi leigubíla. Framfarir í nanótækni geta brátt gert ráð fyrir yfirborði sem stjórna loftflæði á sameindastigi, draga enn frekar úr viðnám og auka lyftingu.
Fyrir þá sem eru fúsir til að kafa dýpra í ranghala loftfars- og lyftuframleiðslu, er mikið af auðlindum í boði. Háskólar og netvettvangar bjóða upp á námskeið í loftaflfræði og vökvafræði, sem veitir grunnþekkingu og háþróaða hugtök. Kennslubækur og fræðigreinar veita ítarlegar greiningar og rannsóknarniðurstöður.
Hermunarhugbúnaður eins og CFD gerir kleift að sjá og prófa filmuhönnun við ýmsar aðstæður, sem býður upp á praktíska nálgun til að skilja loftaflfræði. Að auki eru söfn og geimferðamiðstöðvar oft með sýningar og gagnvirkar sýningar sem sýna meginreglur loftfars í verki.
Flugvélin er undur verkfræði og eðlisfræði, gegnir ómissandi hlutverki við að gera flug kleift og gjörbylta því hvernig við förum um heiminn. Notkun þess spannar margs konar atvinnugreinar og framtíð þess er þroskaður með möguleika á byltingarkenndum nýjungum. Skilningur á meginreglunum á bak við þynnuhönnun og lyftukynslóð vekur ekki aðeins þakklæti fyrir undur flugsins heldur opnar það líka dyr til að stuðla að þróun þess.
Fyrir þá sem eru hrifnir af töfra flugsins og vélfræði þynnunnar er könnunarferðin eins takmarkalaus og himinninn. Hvort sem það er með fræðilegu námi, faglegri iðju eða persónulegum áhuga, er þynnan áfram efni sem hefur bæði sögulega þýðingu og samtímamikilvægi og heldur áfram að lyfta vonum okkar til nýrra hæða.
Hafðu samband eða hringdu í Florida Flyers Team á + 1 904 209 3510 að verða löggiltur farsæll flugmaður.
