ایرفویل (ماهیواره-دوکواره-شکل مقطع بال)

ایرفویل (ماهیواره-دوکواره-شکل مقطع بال)

اسلاید 1: 1ايرفويل(ماهيواره-دوکواره-شکل مقطع بال)AIRFOILهر جسمي كه در برخورد با هوا بتواند نيروي آيروديناميكي توليد كند، را ايرفويل مي گويند.

اسلاید 2: 2مجمع شوراي ملي هوانوردي (ناکا) NACA=National Advisory Committee for Aeronautics اولين سازماني که به طراحي، ساخت و تست ايرفويل اقدام نمود.نتايج کار اين کميته در سال‌هاي بين 1920 تا 1960 ماهيواره هاي استاندارد شد. بسياري از اين ماهيواره هاي استاندارد امروزه بر روي هواپيماي در حال پرواز نصب شده اند. اين سازمان بعدها به ناسا تبديل شد.(NASA سازمان هوافضاي ملي آمريکا) National Aerospace Administration

اسلاید 3: 3خانواده ايرفويل‌هاي ناكا ناکا بررسي ايرفويل ها را با تعريف ساده‌اي از خواص هندسه آنها شروع نمود.

اسلاید 4: 4خانواده‌ ايرفويل‌هاي ناكاخط انحناء(خميدگي) متوسط Mean Camber Line:مکان هندسي نقاطي است که فاصله آنها (عمود بر اين خط) از سطوح بالا و پايين هم اندازه است.جلوترين و عقب ترين نقطه خط متوسط انحناء به ترتيب به صورت لبه هاي حمله و فرار ناميده مي شوند. خط مستقيمي که لبه هاي حمله و فرار را به هم وصل مي‌کند، خط وتر(C )ناميده مي شود.انحنا ء (خميدگي): بيشترين فاصله بين خط انحناء متوسط و خط وتر است که عمود بر خط وتر اندازه‌گيري مي شود. انحناء، شکل خط انحناء، شكل خط انحناء متوسط، و به مقدار کمتر، توزيع ضخامت، اساسا مشخصات نيروي آيروديناميکي ايرفويل را تعيين مي کنند.

اسلاید 5: 5خانواده‌ ايرفويل‌هاي ناكا (سري چهار)اولين خانواده ايرفويل هاي ناکا استاندارد که در دهه 1930 طراحي شد، سري چهار رقمي بود.اولين رقم: بيانگر بيشترين انحناء برحسب صدم وتر رقم دوم: نقطه بيشترين انحناء در امتداد وتر از لبه حمله است که بر حسب دهم وتر بيان مي شود. دو رقم آخر:بيشترين انحناء بر حسب صدم وتر NACA 2412 در ايرفويل هاي متقارن، دو رقم اول برابر با صفر مي باشد. NACA 0012

اسلاید 6: 6خانواده‌ ايرفويل‌هاي ناكا (سري چهار)ايرفويل NACA 2412 داراي بيشترين انحناء (خميدگي) 0/02c است که در فاصله 0/4c از لبه حمله قرار گرفته است. بيشترين انحناء نيز 12 درصد وتر (0/12c) مي باشد.

اسلاید 7: معادله ايرفويل‌هاي ناكا (سري چهار متقارن)C طول وتر ايرفويلx موقعيت در امتداد وتر از 0 تا cy نصف ضخامت در جهت عمود بر xt حداکثر ضخامت بر حسب درصدي از وتر

اسلاید 8: معادله ايرفويل‌هاي ناكا (سري چهار نامتقارن)From x=0 to x=pc From x=pc to x=c

اسلاید 9: معادله ايرفويل‌هاي ناكا (سري چهار نامتقارن)m is the maximum camber as a fraction of the chord (100 m is the first of the four digits.p is the location of maximum camber as a fraction of the chord (10 p is the second digit in the NACA xxxx description).

اسلاید 10: معادله ايرفويل‌هاي ناكا (سري پنج)The first digit, when multiplied by 0.15, gives the designed coefficient of lift (CL) Second and third digits, when divided by 2, give p, the distance of maximum camber from the leading edge (as per cent of chord). Fourth and fifth digits give the maximum thickness of the airfoil (as per cent of the chord). For example, the NACA 12045 airfoil would give an airfoil with maximum thickness of 45% chord, located at 10% chord, with a lift coefficient of 0.15where the chordwise location x and the ordinate y have been normalized by the chord. The constant m is chosen so that the maximum camber occurs at x = p; for example, for the 230 camber-line, p = 0.3 / 2 = 0.15 and m = 0.2025.

اسلاید 11: 11خانواده‌ ايرفويل‌هاي ناكا (سري پنج)در اواسط 1930، دومين خانواده از ايرفويل هاي ناكا توسعه يافت که سري‌هاي پنج رقمي بود. طراحي اين سريها براساس نزديکتر شدن حداکثر انحناء به لبه حمله نسبت به سريهاي چهار رقمي بود، اين عمل در راستاي دستيابي به حداکثر ضريب برا با انتقال موقعيت حداکثر انحناء به سمت جلو صورت گرفت. اولين رقم: اگر در2/3 ضرب شود مقدار ضريب براي طراحي برحسب دهم وتر (ضريب برآ طراحي شاخصي از ميزان انحناء است و انحناء بيشتر نشانه ضريب برا طراحي بالاتر است). دو رقم بعدي: وقتيکه نصف شود، فاصله نقطه بيشترين انحناء در امتداد وتر از لبه حمله برحسب صدم وتر دوم رقم آخر: معرف بيشترين ضخامت برحسب صدم وتر

اسلاید 12: 12خانواده‌ ايرفويل‌هاي ناكا (سري پنج)مثال :NACA 23012 ضريب برا طراحي 0/3، محل بيشترين انحناء در 15% وتر (0/15c) از لبه حمله و بيشترين ضخامت برابر با 12 درصد وتر

اسلاید 13: 13خانواده‌ ايرفويل‌هاي ناكا (سري شش)در اواخر سال هاي 1930 و اوايل 1940، ناکا سري شش رقمي از ايرفويل‌ها را جهت دستيابي به جرياني آرام براي کاهش پساي اصطکاک پوسته اي توسعه داد.رقم اول: بيانگر سري طراحي رقم دوم: مکان حداقل فشار را برحسب دهم وتر از لبه حمله(براي مقاطع بال با توزيع متقارن ضخامت تحت براي صفر) رقم سوم: نشان دهنده ضريب برا طراحي برحسب دهم دو رقم آخر:معرف بيشترين ضخامت برحسب صدم وتر

اسلاید 14: 14خانواده‌ ايرفويل‌هاي ناكا (سري شش)مثال: NACA 64-212ايرفويل سري شش، کمترين فشار در ايرفويل با توزيع متقارن ضخامت تحت براي صفر در0/4c ، ضريب برا طراحي 0/2 و حداکثر ضخامت 12% وتر

اسلاید 15: 15خانواده‌ ايرفويل‌هاي مشهوردر کتاب آبوت و وان دنهوف Abbott and Von Doenhoff به صورت کامل در باره ايرفويل ها توضيح داده شده است.

اسلاید 16: 16ايرفويل NACA 0012

اسلاید 17: 17تغييرات ضريب برا بر حسب زاويه حمله (NACA 0012)

اسلاید 18: 18تغييرات ضريب برا بر حسب ضريب پسا (NACA 0012)

اسلاید 19: 19تغييرات ضريب گشتاور بر حسب زاويه حمله NACA 0012

اسلاید 20: 20نماي کلي از ايرفويل CLARK Y

اسلاید 21: تغييرات ضريب برا بر حسب زاويه حمله ( ايرفويل CLARK Y)

اسلاید 22: تغييرات ضريب برا بر حسب ضريب پسا ( ايرفويل CLARK Y)

اسلاید 23: تغييرات ضريب گشتاور بر حسب زاويه حمله ( ايرفويل CLARK Y)

اسلاید 24: ایرفویلايروفويل‌ها در وسايل پرنده، نقش بسزايي را در تأمين نيروهاي آئروديناميكي و قابليت پروازي پرنده، بر عهده دارند. به نحوي‌كه مشخصات پروازي و عملكردي پرنده توسط مشخصات آئروديناميكي مقاطع بكار رفته در آن تعيين مي‌شوند. خانواده‌هاي مختلفي از ايرفويل‌ها توسط سازمانهاي طراحي و مراكز تحقيقاتي مختلف ارائه شده است كه اين ايروفويل‌ها حاصل فعاليت‌‌هاي تجربي و يا محاسبات عددي مي‌باشند.از مشهورترين آنها مي‌توان به خانواده‌‌هاي زير اشاره نمود:1- NACA (series 4, 5, 6)2- Eppler3- Clarck4- AH (Althaus)5- Boeing24

اسلاید 25: معرفي شاخص‌هاي ايرفويل‌ها شاخص‌هاي اصلي مقاطع دوكي شكل كه بر مشخصات آئروديناميكي آنها تأثير گذارند عبارتند از :1- حداكثر مقدار نسبت ضخامت ( )2- توزيع انحناء ايروفويل (Camber)3- شكل لبه حمله 4- زاويه لبه فرار(Leading edge shape)25

اسلاید 26: پارامترهاي تأثير گذار در انتخاب ايروفويل 1- عدد ماخ بحراني: تعيين عدد ماخ بحراني در انتخاب ايروفويل بسيار حائز اهميت مي‌باشد. زيرا ضريب پساي ايرفويل، در عدد ماخ بالاتر از عدد ماخ بحراني باید تا حد ممكن بزرگ انتخاب شود.2- ضريب براي طراحي: به منظور نيل به پساي كم، بايستي سعي شود تا ضريب برآي طراحي مقطع، تا حد ممكن بزرگ انتخاب شود.3- گشتاور پيچشي: وجود نيروهاي آئروديناميكي و در نتيجه گشتاور پيچشي بر روي خصوصيات پايداري پرنده تأثيرگذار مي‌باشند. از اين رو بايستي سعي شود تا علاوه بر انتخاب ايروفويل با شيب مطلوب در منحني گشتاور پيچشي بر حسب زاويه حمله گشتاور پيچشي در زاويه حمله صفر نيز كوچك باشد.26

اسلاید 27: پارامترهاي تأثير گذار در انتخاب ايروفويل4- واماندگي: واماندگي، پديده جدايي جريان از روي ايروفويل و در نتيجه كاهش توليدنيروي برا مي‌باشد. لذا بايستي سعي مي‌شود تا پديده واماندگي در زاوياي حمله بالاتري اتفاق بيافتد. از سوي ديگر زاويه شروع جدايش جريان تابعي از عدد رينولدز مي‌باشد كه با افزايش عدد رينولدز، جدايش جريان در زواياي حمله بالاتري اتفاق خواهد افتاد.5- استحكام سازه:مقاطع دوكي شكل به عنوان هسته اصلي تشكيل دهنده ساختار بال، ‌عامل اصلي توزيع نيروها و بارهاي آيروديناميكي بر روي سازه بال مي‌باشند. از اينرو، بايستي نسبت ضخامت بگونه‌اي انتخاب شود تا استحكام سازه‌اي و گشتاور خمشي سازه در حد مطلوب باشد. البته بايد به اين نكته توجه داشت كه با كاهش نسبت ضخامت، وزن يازه بال نيز افزايش مي‌يابد.27

اسلاید 28: پارامترهاي تأثير گذار در انتخاب ايروفويل6-حجم سوخت:از آنجائيكه در بعضي از وسايل پرنده، حجم زيادي از سوخت داخل بال جا مي‌گيرد،‌لازم است، نسبت ضخامت بال بگونه‌اي باشد كه فضاي كافي براي سوخت وجود داشته باشد. 7-كيفيت آئروديناميكي :كيفيت آئروديناميكي،‌ يكي از پارامترهاي اصلي و تأثيرگذار بر عملكرد پروازي پرنده‌ها مي‌باشند.كيفيت آئروديناميكي كلي پرنده،تابعي از خصوصيات آئروديناميكي ايرفويل‌ و هندسه بال (مانند نسبت منظري)مي‌باشد،لذا بايستي كيفيت آئروديناميكي ايرفويل، در حد بالا باشد.8- ساخت آسان:انتخاب ايروفويل به نحوي كه ساخت بال آسان باشد. همچنين چون اطلاعات دقيقي از برخي ايروفويل‌ها در دسترس نمي‌‌باشد و در اكثر شركتها و مؤسسات از طريق آناليز عددي و آ‍زمايشات پر هزينة تونل باد به مقطع مورد نظر دست مي‌يابند، بنابراين بايد از ايروفويل انتخابي اطلاعات هندسي دقيقي در دسترس باشد.28

اسلاید 29: پایان29