Biegunowa prędkości

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj

Biegunowa prędkościkrzywa będąca wykresem prędkości w funkcji innej prędkości czyli biegunowa. Opisuje opadanie statku powietrznego cięższego od powietrza w zależności od jego prędkości w poziomym ruchu postępowym (tzw. prędkości postępowej). Opisuje głównie właściwości profilu skrzydła, ale w przypadku całego statku powietrznego wykres ten odzwierciedla zwiększony opór powodowany przez kadłub i inne części, a w związku z tym większe prędkości opadania niż mogłoby mieć samo długie skrzydło. Charakterystyczne punkty biegunowej to:

  • Prędkość minimalna, poniżej której siła nośna ma zbyt małą wartość by zrównoważyć siłę ciążenia i szybowiec wolniej nie może lecieć. Zacznie się rozpędzać lub wpadnie w korkociąg i w efekcie też nabierze prędkości. Samolot może lecieć nieco wolniej korzystając z mocy silnika ("wisząc na śmigle").
  • Prędkość ekonomiczna, przy której opadanie jest najmniejsze (największa długotrwałość lotu).
  • Prędkość optymalna, przy której stosunek prędkości postępowej do prędkości opadania ma największą wartość. Można ja wyznaczyć rysując styczną do biegunowej z początku układu współrzędnych (największy zasięg).
  • Prędkość maksymalna, ograniczona wytrzymałością konstrukcji statku powietrznego.

Biegunowa prędkości wyznacza zasięg statku powietrznego bez napędu, przy różnych prędkościach, poruszającego się w spokojnym powietrzu. Przykładowo zasięg 1 do 32 przy prędkości 90 km/h. Oznacza to, że z 1 km wysokości można przelecieć 32 km lecąc z prędkością 90 km/h. Zasięg 1 do 25 przy prędkości 120 km/h. Z tej samej wysokości przy prędkości 120km/h szybowiec przeleci mniej, już tylko 25 km. Najlepszy zasięg teoretycznie możliwy do osiągnięcia w spokojnym powietrzu, przy prędkości optymalnej jest wskaźnikiem doskonałości statku powietrznego. Najlepsze szybowce osiągają wskaźnik doskonałości około 1:60 (rekord należy do szybowca Eta - 72[1]). Przy takich wartościach kąt pod jakim ślizga się szybowiec jest bardzo mały i zmierzenie tej wartości w locie jest trudne, ponieważ wpływ na pomiar mają niewielkie ruchy powietrza.

Szybowiec zrzucający balast przed lądowaniem.

Wzrost ciężaru statku powietrznego (przy zachowanych innych parametrach) powoduje (w przybliżeniu) proporcjonalny wzrost prędkości opadania i postępowej. Dla szybowców oznacza to że doskonałość pozostaje niezmieniona, ale osiągana jest (prędkość optymalna) przy większej prędkości postępowej. Zjawisko to jest wykorzystywane w zawodach szybowcowych, gdzie szybowce w tym celu balastowane[a] są wodą. Ponieważ jednak prędkość ekonomiczna (najwolniejszego opadania) zwiększa się wtedy w tej samej proporcji, szybowiec nie może wykorzystywać słabych noszeń[b].

Biegunowa prędkości w statkach powietrznych z napędem określa moc potrzebną do lotu. Moc ta zależy od prędkości opadania, która zmienia się zgodnie z biegunową w zależności od prędkości postępowej, oraz zależy od ciężaru samolotu. Najmniej mocy potrzeba do lotu przy prędkości ekonomicznej, przy której opadanie w locie bez napędu jest najmniejsze.

Uwagi

  1. Paradoksalne na pierwszy rzut oka poprawianie własności lotnych szybowca przez rozmyślnie zwiększanie jego ciężaru - nieraz o setki kilogramów - staje się zrozumiałe gdy weźmiemy pod uwagę że "paliwem" szybowca jest nagromadzona grawitacyjna energia potencjalna, a ta rośnie wraz z jego masą.
  2. Należy też zwrócić uwagę na niekorzystne dynamiczne efekty krążenia przy większych prędkościach.

Przypisy

  1. Tablica 1: "Design of the competition sailpane", Dick Butler, 2011, soaringcafe.com

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]