„Állásszög” változatai közötti eltérés
| [ellenőrzött változat] | [nem ellenőrzött változat] |
Tartalom törölve Tartalom hozzáadva
aNincs szerkesztési összefoglaló |
Nincs szerkesztési összefoglaló |
||
1. sor:
[[Fájl:
▲[[Fájl:Angle of attack.svg|thumb|300px|''Az ''állásszög'' értelmezése. A fekete vonalak jelzik a közeg áramlásának irányát a szárnyprofil körül.'']]
Az '''állásszög''' vagy '''megfúvási szög''' (<math display="inline">\alpha</math>) az [[Aerodinamika|aerodinamikában]] azt a [[Szög|szöget]] jelenti, amit egy áramlásba helyezett testen kijelölt referenciavonal és a körülötte áramló [[közeg]] e testhez viszonyított [[Sebesség|sebességének]] iránya bezár. Legelterjedtebben a [[Repülés|repülésben]] alkalmazzák, ahol egy [[repülőgépszárny]] vagy [[szárnyprofil]] [[Belépőél|belépőélét]] és [[Kilépőél|kilépőélét]] összekötő [[szakasz]] ([[húr]]) és a körülötte áramló [[levegő]] áramlási iránya által bezárt szöget jelent. Ez a szócikk az állásszög repülésben való alkalmazásáról szól.
A szárny szokásos állásszöge 0-3° között van. A vezérsíkok állásszöge (ha külön [[magassági kormány]] is van) hasonló. Ha külön magassági kormány nincsen, hanem a vízszintes vezérsík magassági kormány feladatát is ellátja akkor az állásszög -15 – +35 fok között van, de lehet nagyobb is. ▼
Állásszöge van a [[Vízszintes vezérsík|vízszintes]] és [[Függőleges vezérsík|függőleges vezérsíknak]], a [[Légcsavartoll|légcsavartollaknak]], a [[gázturbina]] [[Kompresszorlapát|kompresszorlapátjainak]], [[Szárnyashajó|szárnyashajók]] hordfelületének, valamint a [[Hajócsavar|hajócsavartollaknak]] is. [[Légcsavar|Légcsavarnál]], hajócsavarnál és turbinák lapátjainál az állásszög a forgó és az előre haladó [[mozgás]] eredőjének a lapát/toll húrjával bezárt szöge. Ha az állásszög olyan nagyra nő, hogy az áramló levegő nem tudja örvénymentesen körüláramlani, akkor bekövetkezik az [[#Átesés|átesés]].
Állítható légcsavarnál a szokásos állásszög a tollak végén a levegőhöz képest 5-15° között van, a repülőgép kereszttengelyével típustól függően 5-20 fokot zár be. Ugyanez teljes sebességnél a tollak végén a legnagyobb sebesség környékén 20-65° között lehet. Légcsavarnál a kereszttengellyel bezárt szög a tengelytől távolodva csökken, mert az adott pont kerületi sebessége kifelé növekszik, az előrehaladás viszont egyforma. Ezzel az elcsavarással lehet biztosítani, hogy a légcsavar tollainak állásszöge minden pontban közel azonos legyen. (Az első érték kis sebességű repülőgépnél alkalmazott szög, a 65° a [[második világháború]]s [[P–51 Mustang]] légcsavartoll-végeinek a legnagyobb beállítási szöge.▼
==Meghatározása==
Az egyik probléma a meghatározásban a szárny csavarodása, ami miatt a húr fogalma nem mindig egyértelműen meghatározható, mivel az a szárnytőtől való távolság függvényében különbözhet, ilyenkor a szárnytő húrja, vagy a gép hossztengelye lehet a viszonyítási vonal.
A másik probléma az áramlás irányának meghatározása, mivel az különbözik a belépőél előtt és a kilépőél mögött, mert a szárny lefelé téríti ki a körülötte áramló légtömeget. Ennek függvényében kétféle állásszöget különböztetünk meg:
* '''Geometriai állásszög''' az a szög, amelyet a szárny által még el nem térített levegő szárnyhoz képesti relatív sebességének iránya és a húr bezár.
* '''Effektív állásszög''' az a szög, amelyet a szárny által már eltérített levegő szárnyhoz képesti relatív sebességének iránya és a húr bezár.
[[Fájl:Geometriai és effektív állásszög felhajtóerőkkel.png|alt=A húr és az el nem térített levegő iránya által bezárt szög a geometriai állásszög, a húr és az eltérített levegő iránya által bezárt szög az effektív állásszög. Az el nem térített és az eltérített áramlás irányára rendre merőlegesek az F_geometriai és F_effektív felhajtóerők, melyeknek különbsége az indukált ellenállás (Fxi).|thumb|400x400px|A húr (kék) és az el nem térített levegő iránya (zöld) által bezárt szög a geometriai állásszög (<math>\alpha_{geom}</math>), a húr és az eltérített levegő iránya (sárga) által bezárt szög az effektív állásszög (<math>\alpha_{eff}</math>). Az el nem térített és az eltérített áramlásra rendre merőlegesek az <math>F_{y\,geom}</math> és <math>F_{y\,eff}</math> felhajtóerők, melyeknek különbsége az indukált ellenállás (<math>F_{xi}</math>).]]
Amikor általánosságban állásszögről beszélünk, általában a geometriai állásszöget értjük.
A szárnyon ébredő eredő erőnek az el nem térített áramlás irányára merőleges komponense és az eltérített áramlás irányára merőleges komponense közötti (vektoriális) különbség megadja az [[Indukált örvény|indukált ellenállást]]. Vagyis minél kisebb a különbség a geometriai és az effektív állásszög között, azaz minél kevésbé téríti el a szárny az őt körüláramló légtömeget, annál kisebb az indukált ellenállás. Az indukált ellenállás az alábbi képlettel írható le:
:<math>F_{xi} = C_{xi}\, \frac{\rho}{2}\, v^2\,A = C_{xi}\, p_d\,A</math>
ahol:
*<math>C_{xi}</math> az indukáltellenállás-tényező,
*<math>\rho</math> a közeg [[Sűrűség|sűrűsége]],
*<math>v</math> a közeg sebessége,
*<math>A</math> a felület,
*<math>\frac{\rho}{2}\, v^2 = p_d</math> a dinamikus [[nyomás]].
Az indukáltellenállás-tényező az alábbi egyenlettel írható le:
:<math>C_{xi} = \frac{C_y^2}{\pi\,\lambda}</math>
ahol:
*<math>C_y</math> a felhajtóerő-tényező,
*<math>\lambda=\frac{b^2}{A}=\frac{b}{h}</math> az [[Oldalviszony (repülés)|oldalviszony]], ahol:
**<math>b</math> a [[fesztáv]],
**<math>A</math> a szárnyfelület vízszintes vetülete,
**<math>h</math> az átlagos húrhossz.
==Kapcsolata a felhajtóerővel és a légellenállással==
[[Fájl:Polar.svg|alt=A Lilienthal-féle polárdiagram a különböző alfa állásszöghöz tartozó felhajtóerő-tényezőt ábrázolja a légellenállás-tényező függvényében.|thumb|299x299px|A [[Lilienthal-féle polárdiagram]] a különböző <math display="inline">\alpha</math> állásszöghöz tartozó <math display="inline">C_y</math> tényezőt ábrázolja <math>C_x</math> függvényében.]]
[[Fájl:Lift-drag.svg|alt=Szárnyprofil felhajtóerő- és légellenállás-tényezője az állásszög függvényében.|left|thumb|Szárnyprofil felhajtóerő- (piros) és légellenállás-tényezője (kék) az állásszög függvényében.]]
Egy szárnyon vagy szárnyprofilon ébredő [[Felhajtóerő (aerodinamika)|felhajtóerő]] és [[légellenállás]] függ a felhajtóerő- és légellenállás-tényezőtől, melyeket a szárnyprofil alakja határoz meg. Ugyanazon szárnyprofil más-más állásszögnél eltérő nagyságú felhajtóerőt és légellenállást termel, vagyis ezen tényezőket meghatározza az állásszög. A szög növelésével a nyomáskülönbség a szárny nyomott és szívott oldala között egyre nagyobb lesz, a felhajtóerő egy bizonyos pontig nő, eléri a maximális értéket, majd újra csökken. Ezt ábrázolják az adott szárnyprofilhoz tartozó [[Polárdiagram|polárdiagramok]] is.
▲
▲Állítható légcsavarnál a szokásos állásszög a tollak végén a levegőhöz képest 5-15° között van, a [[repülőgép]] kereszttengelyével típustól függően 5°–20°-
==Kapcsolata a sebességgel==
[[Repülőgépmotor|Motor]] nélküli repülésnél a sebességet magasságvesztéssel nyerjük. A sebességet itt csak a szárny állásszögének változtatásával szabályozhatjuk, ellentétben a motoros repüléssel, ahol a motor [[Teljesítmény|teljesítményével]] és a légcsavartollak állásszögével is. Nagyobb állásszöghöz kisebb sebesség tartozik, és fordítva, az állásszög csökkentésével a repülőgép gyorsul. Adott állásszöghöz tartozó sebesség megállapításához ismernünk kell többek között a gép aktuális [[Tömeg|tömegét]] – tehát ugyanaz a repülőgép különböző tömegű [[Pilóta|pilótákkal]] ugyanakkora állásszöggel más sebességgel repül, ami szokatlan lehet azon kisgépes pilóták számára, akik először repülnek oktató nélkül – valamint a [[terhelési többest]] és a gép [[Súlypont|súlypontját]]. Egy adott állásszög felvétele után szükség van rövid időre ahhoz, hogy a gép felvegye a hozzá tartozó sebességet. Ennek figyelmen kívül hagyása túlkorrigáláshoz, a sebességtartás hiányához vezet.
===Átesés===
Az [[átesés]] akkor következik be, ha az állásszög elér egy olyan kritikus értéket, hogy az áramlás már nem tudja [[Lamináris áramlás|laminárisan]] körüláramlani a szárnyat, hanem [[Turbulens áramlás|turbulenssé]] válik és leválik a szárnyról. Ez megtörténhet túl nagy állásszögnél (a legtöbb szárnyprofilnál ez 15°–20°), ilyenkor az áramlás a szárny szívott oldaláról válik le, valamint túl kicsi (negatív) állásszögnél, ilyenkor pedig a nyomott oldalról. Vagyis az átesés nem a sebességtől, hanem az állásszögtől függ. Azt a két állásszöget, ahol ez bekövetkezik, ''kritikus állásszög''eknek (<math display="inline">\alpha_{kritikus}</math>) nevezzük. Az ''átesési sebesség'' megállapításához ugyanazokra az adatokra van szükség, mint egy adott állásszöghöz tartozó sebesség megállapításához (lásd [[#Kapcsolata a sebességgel |feljebb]]).
Egy [[Nyilazási szög|előre- vagy hátranyilazott szárnyú]] repülőgépnek az állásszög-tartománya (azaz a két kritikus állásszög közötti távolsága) nagyobb. A szárny hosszanti elcsavarásával is bővíthető ez a tartomány, mert ha a szárny egyik része már átlépte a kritikus állásszöget, az elcsavarás miatt a másik része még képes felhajtóerőt termelni.
== Alkalmazása a kormányoknál ==
A repülőgépeken található legtöbb kormányszerv a hozzá tartozó kormányfelületek, vezérsíkok állásszöget változtatja, így éri el a kellő erőeloszlás-változást a mozgásirány, sebesség, stb... megváltoztatásához.
A '''[[magassági kormány]]''' például a kereszttengely körül forgatja el a gépet a [[vízszintes vezérsík]] kilépőélének emelésével vagy süllyesztésével (néha az egész vezérsík forgatásával) megváltoztatja a vezérsík húrját, így az állásszögét is, ami miatt annak felhajtóerő-tényezője is megváltozik (a légellenállás-tényező megváltozása számunkra figyelmen kívül hagyható). Ez a rajta ébredő felhajtóerő nagyságának megváltozásával, és ezáltal a gép hosszanti stabilitásának (a rajta ébredő erők hosszanti eloszlásának) változásával jár, ami miatt a gép kereszttengelye mentén elfordul (bólintó mozgást végez). Emiatt viszont a szárnyak állásszöge, felhajtóerő-tényezője, és (ha van a gépnek sebessége, akkor) a rajta ébredő felhajtóerő is megváltozik, amely a teljes repülőgép emelkedéséhez vagy süllyedéséhez vezet.
A vízszintes vezérsík akkor is termel felhajtóerőt, ha a magassági kormány semleges helyzetben van, hogy a repülőgép kereszttengelyére a szárny és a gép tömege által ható forgatónyomatékokat kiegyenlítse.
Az [[Oldalkormány|'''oldalkormány''']] a függőleges tengely körül forgatja el a gépet a [[függőleges vezérsík]] állásszögének változtatásával. Működésének elve megegyezik a magassági kormányéval, viszont a függőleges vezérsík 0°-os állásszögnél nem termel az áramlás irányára merőleges "oldalirányú felhajtóerőt".
A [[Csűrő|'''csűrőkormány''']] a gép hossztengely körüli forgatását teszi lehetővé. Ennek a kormánynak a kormányfelülete, a csűrőlap, a szárnyak kilépőélén, a szárnyak vége felé helyezkedik el, hogy minél nagyobb [[Erőkar|erőkaron]] fejtsen ki forgatónyomatékot a gépre. A két kormányfelület ellentétesen tér ki, így az egyik szárnyon csökken, a másikon nő a felhajtóerő.
Az '''[[ívelőlap]]''' és a [[Fékszárny|'''fékszárny''']] a szárny íveltségét, az azon ébredő felhajtóerőt és légellenállást hivatott megváltoztatni. A szárnytőnél helyezkedik el (mindkét oldalon).
A '''[[féklap]]''' nem változtatja meg a szárny állásszögét, csak a felhajtóerő- és légellenállás tényezőjét.
Hasonlóan a szárnyoz, egy kormányfelület is át tud esni. Ha például a szárny nagy állásszöggel repül, és hirtelen kitérítjük a csűrőt, a kitérítéssel ellenkező oldalon lévő csűrőlap állásszöge annyira megnő, hogy átesik, emiatt viszont az ezoldali szárny kevesebb felhajtóerőt termel és a gép a kitérítéssel ellenkező irányba dől be.
== Kapcsolódó szócikkek ==
* [[Bernoulli törvénye]]
* [[Felhajtóerő (aerodinamika)|Felhajtóerő]]
* [[Légellenállás]]
* [[Repüléstan]]
* [[Repülőgép]]
* [[Szárny]]
* [[Szárnyprofil]]
== Források ==
* Kezdő vitorlázórepülő oktatási segédlet (Budapest, 2008, KoLiFánt Kft., ISBN: 978-963-87838-0-6)
* Középfokú vitorlázórepülő oktatási segédlet (Budapest, 1999, KoLiFánt Kft., ISBN: 963-03-6550-2)
== További információk ==
* http://flyaway.hu/index.php/aerodinamika-fizika/515-allasszoeg-leger-sebesseg
* http://www.ulhdv.hu/index.php/dokumentumok/112-a-repueles-alapelvei-a-felhajtoer-keletkezese
| |||