Aerodynamika 1

Tematyka wykładów obejmuje zagadnienia aerodynamiki małych prędkości niezbędne dla inżyniera lotnictwa, dotyczące poddźwiękowych profili i płatów nośnych o umiarkowanym wydłużeniu. Wykład wprowadza również w zagadnienia interferencji aerodynamicznej: wpływ kadłuba, wpływ ziemii, oddziaływanie płata na usterzenie.

Zajęcia laboratoryjne dotyczą w głównej części eksperymentalnego aspektu zagadnień objętych wykładem.

Treści kształcenia

- Teoria profilu cienkiego: dekompozycja zagadnienia na opływ formy symetrycznej i szkieletowej. Systematyka profili NACA. Zagadnienie proste i odwrotne w teorii profilu cienkiego. Model „1/4-3/4” Weissingera-Pistolessiego.

Modyfikacja teorii profilu cienkiego (poprawka Riegelsa ). Charakterystyki aerodynamiczne profili lotniczych. Wpływ mechanizacji na charakterystyki aerodynamiczne profilu: klapa, slot, klapa szczelinowa. Wpływ ściśliwości na charakterystyki profilu. Poprawka Prandtla-Glauerta.

- Profil o skończonej grubości: Zastosowanie metody elementu brzegowego do wyznaczania opływu profili pojedynczych i ich układów. Rodzaje warunków brzegowych: Dirichleta i Neumana. Przegląd metod panelowych wady i zalety. Wybrane metody obliczeniowe: liniowy rozkład wirów, stały rozkład dipoli. Wpływ ściśliwości: poprawka von Kármána-Tsiena

- Warstwa warstwa przyścienna na profilu: Metoda Thwaitesa dla laminarnej i turbulentnej warstwy przyściennej. Metoda Heada dla turbulentnej warstwy przyściennej. Ślad aerodynamiczny profilu: Metoda Jonesa dla wyznaczania oporu profilowego. Odsysanie warstwy przyściennej. Sterowanie cyrkulacją na profilu, efekt Coandy. Wpływ turbulizatorów, zabrudzeń powierzchni i oblodzenia na charakterystyki płata nośnego.

- Płat o skończonym wydłużeniu I: Opis geometrii płata nośnego: definicja powierzchni nośnej, wydłużenie, średnia cięciwa aerodynamiczna. Teoria linii nośnej. Metoda Treftza-Glauerta. Kąt indukowany, odchylenie strug za skrzydłem. Opór indukowany. Współczynnik siły nośnej i współczynnik oporu indukowanego Cz, Cxi. Rozkład cyrkulacji zapewniający minimalny opór indukowany: twierdzenie Munka. Interferencja aerodynamiczna: wpływ ziemi (ekranu) na charakterystyki aerodynamiczne płata, wpływ płata na usterzenie w układzie klasycznym. Uproszczone szacowanie wpływu kadłuba.

- Elementy aerodynamiki niestacjonarnej: efekt Küssnera, efekt Katzmayra, funkcja Theodorsena, przeciągnięcie dynamiczne

- Wyznaczanie rozkładu ciśnienia na profilu. Porównanie wyników metody panelowej z danymi doświadczalnymi.

- Pomiar oporu profilowego metodą impulsową: zastosowanie pomiaru metody Jonesa do wyznaczania oporu profilu.

- Wizualizacja opływu profili lotniczych w tunelu wodnym:

- Wyznaczanie charakterystyk profilu z klapą szczelinową

- Płat o skończonym wydłużeniu : pomiar wagowy siły nośnej, oporu i momentu pochylającego z pomocą wagi aerodynamicznej.

- Termoanemometria: kalibracja termoanemometru i pomiar prędkości i turbulencji w warstwie przyściennej

- Wzorcowanie pneumatycznej sondy kierunkowej

Literatura wykorzystywana podczas zajęć wykładowych

Piotr Strzelczyk - Aerodynamika Małych Prędkości - OW PRz. - 2003

Joseph Katz Allen Plotkin - Low-Speed Aerodynamics - Cambridge University Press. - 2001

Literatura do samodzielnego studiowania

Piotr Strzelczyk - Aerodynamika Małych Prędkości - OW PRz. - 2003

Literatura uzupełniająca

Wł. J. Prosnak - Mechanika Płynów T. 1 - PWN Warszawa . - 1970