Totul despre Girocopter- partea VIII

PARTEA A DOUA – NOŢIUNI DE AERODINAMICĂ

Aerodinamica profilului de zbor (aripa)

Portanţa girocopterului, ca şi cea a elicopterului, este generată de o elice. Existenţa acestei „aripi rotative” determină similitudini în analiza principiilor aerodinamice pe care le aplicăm celor două tipuri de aparate de zbor.

Înainte de a descrie însă fenomenul complex de auto-rotaţie, se impune prezentarea unor element de bază din aerodinamică, fapt ce va uşura procesul de înţelegere a modului de „funcţionare” a aripii rotative.

Profilul aerodinamic

Un profil aerodinamic îl definim ca fiind o suprafaţă care generează portanţă şi tracţiune în momentul interacţiunii cu fileurile de aer în mişcare.

Ca profil aerodinamic ne referim la aripa unui avion sau palele unei elici. Pe un asemenea profil vom distinge o parte superioară, numită extrados, şi o parte inferioară, denumită intrados.

Profilul simetric

Pe primele girocoptere şi elicoptere, profilurile utilizate erau groase, din raţiuni mecanice, şi simetrice. Grosime permitea rigidizarea palei care este, prin natura sa, relativ lungă şi cu o lăţime redusă, având însă (caracteristic palelor rigide) o săgeată mică în stare de repaus şi o mişcare de torsiune limitată în timpul zborului.

Simetria, adică identitatea curburilor celor două pale, asigură caracterul de stabilitate, ceea ce limitează gradul de torsiune .

Pe un profil simetric, extradosul şi intradosul au aceeaşi formă, în timp ce pe un profil asimetric această curbură variază.

Stabilitatea profilui simetric se datorează faptului că centrul de presiune nu se deplasează dacă unghiul de incidenţă al profilului variază. Centrul de presiune este punctul amplasat pe coarda profilului unde se aplică rezultanta forţelor aerodinamice generate de profil.

Profiul asimetric

Un asemenea profil (în care extradosul şi intradosul nu au aceeaşi curbură) este mai puţin stabil comparativ cu unul simetric. Pentru corectarea acesti instabilităţi însă, constructorii curbează uşor bordul de fugă, ceea ce permite obţinerea unei stabilităţii similare cu cea a unui profil simetric, ceea ce conduce şi la creşterea performanţelor elicei.

Unul dintre motivele instabilităţii profilului asimetric se datorează poziţiei centrului de presiune, care depinde de incidenţă. Astfel, în cazul în care centrul de presiune este amplasat în faţa axului longitudinal al palei, efectul este o mai bună aşezare a elicei. Prin urmare, unghiul de incidenţă creşte şi centrul de presiune se deplasează în faţă. În cazul în care centrul de presiune trece în spatele axului longitudinal al palei, aşezarea rotorului scade. Întrucât unghiul de incidenţă variază constant în ciclul de rotire, palele vor avea tendinţa de a se deforma pe verticală, longitudinal şi axial.

Astăzi, profilurile palelelor de girocopter şi elicopter sunt mai mici (mai puţin groase) şi, fiind fabricate din materiale compozite, permit, în ciuda grosimii reduse, obţinerea aceleaşi rigidităţi la flexiune.

Pala de elice – componente

Se spune că pala unei elici este în rotaţie dacă pasul palei variază în funcţie de poziţia longitudinală a acesteia. Prin procesul de rotirea se crează portanţa, fapt explicabil prin faptul că, într-un asemenea proces, viteza fileurilor de aer creşte la deplasarea către extremităţi, spre capătul palei.

Componentele unei pale de elice

Bordul de atac reprezintă partea palei care intră în contact cu vântul relativ pe care-l străpunge, generând mişcarea fileurilor de aer, pe extrados şi intrados, către partea din spate a palei numtă bord de fugă.

Coarda profilului este o linie dreaptă care porneşte de la bordul de atac şi ajunge la bordul de fugă, iar unghiul de incidenţă este unghiul care se formează între coarda profilului şi direcţia vântului relativ.

Trebuie precizat că vântul relativ rezultă din mişcarea fileurilor de aer în jurul profilului. Această mişcare este influenţată de mai mulţi factori; rotirea elicei, mişcarea orizontală a girocopterului şi oscilaţia palelor. Astfel, vântul relativ reprezintă fluxul fileurilor de aer care se deplasează în raport  cu elicea. Dacă un girocopter se deplasează pe orizontală, vântul relativ care acţionează asupra palelor reprezintă combinaţia dintre rotaţia elicei şi viteza orizontală a aparatului.

Unghiul de pas al elicei este unghiul format între coarda profilului şi un plan de referinţă.

Definirea unghiului de pas

Planul de referinţă utilizat în stabilirea unghiului de pas este în general cel perpendicular pe axa de rotaţie

De remarcat că pe girocopterele mai avansate, pilotul poate influenţa unghiul de pas. Astfel, comanda generală de pas permite modificarea pasului ansamblului palelor, iar comanda ciclică de pas modifică pasul în funcţie de poziţia unghiului. Această acţiune permite manevrarea girocopterului

Unghiul de incidenţă – nu trebuie confundat cu unghiul de pas. Astfel, în vreme ce unghiul de pas este determinat în raport cu un plan de referinţă, unghiul de incidenţă este determinat de direcţia vântului relativ. Există totuşi o corelare prin faptul că unghiul de incidenţă creşte o dată cu unghiul de pas şi scade când acesta din urmă se micşorează.

Dacă unghiul de incidenţă creşte, fileurile de aer care traversează profilurile vor fi din ce în ce mai deviată. Acest fapt va conduce la creşterea forţelor aerodinamice generate de profil şi, în special, a portanţei. Totuşi, cu cât unghiul de incidenţă creşte, cu atât va fi mai dificil pentru fileurile de aer să rămână lipite profilului. În consecinţă, de la o anumită valoare a unghiului de incidenţă, fileurile de aer se vor rupe de profil şi vor determina pierderea portanţei (vezi figura).

Creşterea unghiului de incidenţă până la maximul portanţei şi desprinderea fileurilor de aer

Dacă unghiul de incidenţă creşte prea mult, fileurile de aer se desprind, iar portanţa poate dispărea

Creşterea unghiului de incidenţă determină creşterea forţei de portanţă până la un anumit punct. Dincolo de aceast maxim a portanţei, continuarea accentuării unghiului de incidenţă va avea drept urmare ruperea fileurilor de aer de profil şi pierderea portanţei.

-Va urma-

Incoming search terms:

• aerodinamica elicopterului (36)