Wikipedia

Ero sivun ”Siipiprofiili” versioiden välillä

Selaa historiaa interaktiivisesti
[arvioimaton versio][arvioimaton versio]
← Vanhempi muutosUudempi muutos →
Poistettu sisältö Lisätty sisältö
VisuaalinenWikiteksti
p Fysiikkaanhan tämä
Ei muokkausyhteenvetoa
Rivi 1:
[[Image:PSU-90-125.PNG|thumb|right|Siiven kärjessä olevan wingletin siipiprofiili, PSU 90-125WL]]
'''Siipiprofiili''' on [[lentäminen|lentämiseen]] liittyvä [[aerodynamiikka|aerodynamiikan]] käsite, joka selittää, miksi esimerkiksi [[lentokone]]ella on [[noste]]tta, vaikka se on selvästi [[ilma]]a painavampi kulkuväline.
'''Siipiprofiili''' on kaasumaisessa väliaineessa liikuvan nostovoimaa tuottavan virtaviivaisen rakenteen, esimerkiksi siiven tai potkurin, poikkileikkauksen muoto.
 
[[Image:Airfoil.svg|thumb|right|350px|Siipiprofiilin osat. Termit: angle of attact=kohtauskulma eli vapaan virtauksen (relative wind) ja siipiprofiilin jänteen välinen kulma; chord=siipiprofiilin jänne; leading egde=etureuna; trailing edge=jättöreuna; upper camber=siiven yläpinnan kaarevuus; lower camber=siiven alapinnan kaarevuus. Kaarevuuksien summa on siipiprofiilin paksuus.]]
Siipiprofiili muistuttaa putoavan vesipisaran poikkileikkausprofiilia, joka on taivutettu käyrälle ja käännetty jonkin verran viistoon etenemissuuntaan (väliaineen virtaussuuntaan) nähden. Siipiprofiilin erilaisilla variaatioilla on erilaiset ominaisuudet (kuten optimaalinen virtausnopeusalue, [[sakkaus]]nopeus, [[noste]]en voimakkuus) ja profiili muotoillaankin tarkasti käyttökohteen ja toimintaympäristön mukaan. Toimintaympäristön (virtaavan aineen, väliaineen kuten ilma tai vesi) kannalta siiven toimintaan vaikuttavia tekijöitä ovat mm. väliaineen [[tiheys]], [[viskositeetti]], [[lämpötila]], [[ilmanpaine|paine]](lentokorkeus), virtausnopeuden vaihtelu (esimerkiksi ilman puuskaisuus), virtauksen [[turbulenssi|turbulenttisuus]].
 
Eri siipiprofiileilla on erilaiset ominaisuudet kuten optimaalinen virtausnopeusalue, [[sakkaus]]kohtauskulma, maksimaalisen [[noste]]en suuruun. Siipiprofiilin muoto valitaan lentokoneen käytön (purjelentokone, suihkukone, ylisooninen lento jne.) ja osin sen toimintaympäristön (purjelento puhtaalla koneella, lannoituslennot, ylisooninen lento) mukaan.
Siipiprofiilin aiheuttama noste aiheutuu pääasiassa siiven yläpinnalle muodostuvasta alipaineesta, joka kiihdyttää siiven ohittavaa [[Laminaarinen virtaus|laminaarista virtausta]] "alaspäin".
 
Virtaava väliaine (aerodynamiikassa ilma, hydrodynamiikassa vesi) määrittää väliaineen [[tiheys|tiheyden]], [[viskositeetti|viskositeetin]], [[lämpötila]]n, [[ilmanpaine|paine]]en(lentokorkeus).
 
Siipiprofiili tuottaa pääosan nostovoimasta yläpinnan alipaineen ja virtauksen alastaitteen. Alapinnan vaikutus on alle kolmasosa syntyvästä nostovoimasta. Tämä selittää, miksi lentämisen alkuaikoina lentokoneen siivessä oli toisinaan viritetty kangas vain siiven yläpintaan.
 
Siipiprofiilia hyödynnetään lentokoneiden lisäksi muun muassa [[purjelento]]koneissa, [[laskuvarjo|liitovarjoissa]] ja [[tuuliturbiini|tuuliturbiineissa]].
 
Siipiprofiilille olennaisia parametreja
* pyöreä etureuna, jonka alueelle syntyy patopiste, jossa virtaus pysähtyy
* yleensä terävä jättöreuna
* jänteen pituus
* profiilin paksuus ja etenkin profiilin paksuimman kohdan sijainti profiilin etureunasta taaksepäin mitaten vaikuttavat profiilin nostovoimaan, vastukseen, nokka-alas-momenttiin ja sakkaukseen eli virtauksen irtoamiseen suurilla kohtauskulmilla. Paksuusjakauma määrittelee profiilin ominaisuudet, esim. sen onko profiili perinteinen vai 1950-luvulla kehitetty laminaariprofiili. Eri profiilimuodot tunnetaan niiden kehittäjien mukaan mm. NACA-, Göttentigen ja Tsagi-profiileina.
* yleensä profiilin ja siiven yläpinta on kaarevampi kuin alapinta. Myös symmetrinen profiili käy mm. ohjainpintoihin- kuten sivuperäsin ja korkeusperäsin - ja taitolentokoneen siipiin. <ref>E. V. Laitone, Wind tunnel tests of wings at Reynolds numbers below 70 000, ''Experiments in Fluids'' '''23''', ''405'' (1997). {{doi|10.1007/s003480050128}}</ref> Siipiprofiilin suurempi kaarevuus kasvattaa siiven momenttia mutta myös maksiminostovoimaa.
* siiven pinnan tulee olla sileä, mutta virtauksen irtoamisen estämiseksi etureunan alavirrassa voidaan pintaan tehdä tahallisesti karheutta, joka muuttaa laminaarin virtauksen turbulentiksi. Laminaariprofiileissa on erityisen tärkeätä pitää siiven etureuna puhtaana, koska laminaari rajakerros ei kestä likaa jne. siiven pinnalla.
 
Siipiprofiilin tuottama nostovoima on verrannollinen virtauksen [[kohtauskulma]]an siiven jänteen suhteen siihen asti, kun virtaus irtoaa sakkauskohtaukulmalla (tyypillisesti 15 astetta).
 
{{tynkä/Fysiikka}}
Noudettu kohteesta ”https://fi.wikipedia.org/wiki/Siipiprofiili”