Varför flyger flygplan?

Be om vetenskapliga förklaringar till upplevelser, fenomen och anekdoter som du funderat på.

Varför flyger flygplan?

Inläggav matsw » tor 17 jan 2008, 17:13

Avknoppning från tråden Hur flyger x-zylo? (...så långt...) /UFA

Och som vanligt kommer den här "goddag yxskaft" förklaringen på varför ett flygplan flyger:

WHAT MAKES AIRPLANES FLY?

Planes fly because of their aerodynamics. Aerodynamics is the study of air as it moves around objects. A wing flies because of its cross sectional shape. In order to understand why a wing's shape is important we have to understand Bernoulli's Principle, which says that an increase in the velocity (speed) of air decreases the air pressure. Likewise, a decrease in flow velocity causes an increase in air pressure. Low pressure is like a vacuum that pulls things toward it. A wing is curved on the top and flat on the bottom, as shown in the diagram below.

[tog inte med diagrammet, men ni har sett det förut...]

So when a wing moves through the air, the air on top of the wing has to travel faster than the air under the wing. To say it again, because the wing is curved on the top, the air moving over the top must travel farther and faster than the air under the wing to get to the same place at the same time. This causes a decrease in pressure on the top of the wing. The pressure difference between the top and bottom of the wing causes a vacuum effect and the wing is pulled upward and lifts the airplane. The curve of the wing is called a dihedral. The body of the airplane is often streamlined to provide the least amount of air resistance or drag possible.


mer varför flyger planet? Varifrån kommer lyftkraften?

Det är egentligen mycket enkelt: Vingar avlänkar luftströmmen.

Avlänkningen innebär en ändring av rörelsemängden hos luften. Den är den ändringen av rörelsemängden som lyfter planet. Varför funkar då inte en snedställd bräda lika bra? Därför att det blir en massa turbulens så luften far hit och dit istället för i en väl sammanhållen avlänkad luftström och det beror på bernoulli, men det är inte det som förklarar kraften...
Användarvisningsbild
matsw
 
Inlägg: 6795
Blev medlem: fre 10 feb 2006, 23:20

Inläggav UFA » tor 17 jan 2008, 17:28

matsw skrev:varför flyger planet? Varifrån kommer lyftkraften?

Det är egentligen mycket enkelt: Vingar avlänkar luftströmmen.

Jag kan inte låta bli att visa den här bilden, som tydligt illustrerar vad det handlar om:
Bild
Scientific controversies must be settled by the methods of science rather than by the methods of litigation. More papers, more discussion, better data, and more satisfactory models – not larger awards of damages – mark the path towards superior understanding of the world around us.
Användarvisningsbild
UFA
 
Inlägg: 2077
Blev medlem: tis 07 dec 2004, 08:26
Ort: Jonsered

Inläggav MacBruce » tor 17 jan 2008, 18:02

matsw skrev:Och som vanligt kommer den här "goddag yxskaft" förklaringen på varför ett flygplan flyger:


Ja, att det skall vara så svårt att avliva den myten... Jag vill minnas, att Prandtl hade en pedagogisk bild över hur det fungerar (strömningsröret) men kan inte hitta den på nätö.
--
MacBruce
Avstängd
 
Inlägg: 1259
Blev medlem: sön 07 okt 2007, 09:40

Inläggav jam007 » tor 17 jan 2008, 18:19

UFA skrev:Jag kan inte låta bli att visa den här bilden, som tydligt illustrerar vad det handlar om:

Ah! virvlar hela vägen till startbanans början :)
Anders M
Medlem av Uppsalainitiativet
"{The} existence of an unsolved problem in physics is not evidence for a supernatural explanation any more than the existence of an unsolved crime is evidence that a ghost committed it." / David Deutsch
Användarvisningsbild
jam007
 
Inlägg: 3639
Blev medlem: lör 14 okt 2006, 17:13
Ort: Uppsala

Inläggav Billy Kropotkin » tor 17 jan 2008, 19:54

MacBruce skrev:
matsw skrev:Och som vanligt kommer den här "goddag yxskaft" förklaringen på varför ett flygplan flyger:


Ja, att det skall vara så svårt att avliva den myten..
Det är ingen myt alls. Det är precis vad som händer. Om du mäter lufttrycket på vingens ovan- och undersida så kommer du att finna att trycket är lägre på ovansidan. Likaså är luftens hastighet högre på ovansidan, vilket gör att man måste beakta supersoniska fenomen även på flygplan som flyger i underljudshastighet men nära ljudhastigheten.

Givetvis är det också en riktig förklaring att lyftkraften är en reaktion på att luftströmmen avlänkas nedåt.

De två olika förklaringarna är bara två sätt att se på samma fenomen och beroende på vad man vill ha förklaringen till kan den ena eller andra vara bättre.
I contradict myself? So I contradict myself. I am vast. I contain multitudes.
Användarvisningsbild
Billy Kropotkin
 
Inlägg: 4642
Blev medlem: mån 26 dec 2005, 23:32

Re: Hur flyger x-zylo? (...så långt...)

Inläggav Billy Kropotkin » tor 17 jan 2008, 20:02

jam007 skrev:Min uppskattning ger att Cd behöver vara ca 0.01 för att man ska kunna kasta 200 m vilket inte är någon orimlig siffra för en så slät "vinge".
Om man (högst handviftande) antar en kasthastighet på 15 m/s och en effektiv vingyta på 9x6 cm så krävs ett Cl på 0.3 motsvarande en anfallsvinkel på 3 grader. Men det senare resonemanget gissar jag är aerodynamiskt fel då det antagligen händer lite mer spännande saker kring ringen än vad som motsvaras av min antagna enkla vinge. Hur som helst är ingen av siffrorna märkliga till sin storlek.
Rotationen skänker säkert den nödvändiga stabiliteten under flykten men det kan inte vara helt enkelt att få till denna balans.
En väsentlig del av luftmotståndet (det "inducerade motståndet") beror på att tryckskillnaden mellan vingens över- och undersida jämnas ut vid vingspetsen med virvelbildning som följd. Att en del flygplan har ändskivor ("vinglets") på vingarna är för att minska den effekten. I en cylindrisk vinge kan ingen sådan överströmning ske så luftmotståndet är lägre än hos en flat vinge med samma effektiva yta.
I contradict myself? So I contradict myself. I am vast. I contain multitudes.
Användarvisningsbild
Billy Kropotkin
 
Inlägg: 4642
Blev medlem: mån 26 dec 2005, 23:32

Inläggav Hexmaster » tor 17 jan 2008, 20:27

(Jag har ännu inte fått tummen ur beträffande denna klassiker. Skall åtgärdas. Förr eller senare.)
Billy Kropotkin skrev:Det är ingen myt alls.

Att lyftförmågan enbart beror på tryckskillnaden? Så som det förklarats i otaliga böcker även på tämligen höga nivåer? Jomen, det är en myt.
Billy Kropotkin skrev:De två olika förklaringarna är bara två sätt att se på samma fenomen och beroende på vad man vill ha förklaringen till kan den ena eller andra vara bättre.

Vad pratar du om? Det är två olika fenomen. Den ena bidrar stort till lyftkraften, den andra lite (om jag minns Hans-Uno Bengtsson rätt: ca en tiondel).
Detta skall jag visa dig medelst ett stort papper som jag har fyllt med faktiska upplysningar! - Strindberg
Användarvisningsbild
Hexmaster
 
Inlägg: 9102
Blev medlem: tis 01 mar 2005, 23:29
Ort: Tjörn

Inläggav MacBruce » tor 17 jan 2008, 21:02

Hexmaster skrev:Vad pratar du om? Det är två olika fenomen. Den ena bidrar stort till lyftkraften, den andra lite (om jag minns Hans-Uno Bengtsson rätt: ca en tiondel).


Visst är det så. Det diskuterades rätt länge och utförligt i Usenetgruppen sci.aeronautics, som dessvärre verkar ha avlidit i brist på någon villig moderator. Det senaste inlägget från Mark Drela på MIT Aero & Astro länkade hit: http://yarchive.net/air/lift.html
--
MacBruce
Avstängd
 
Inlägg: 1259
Blev medlem: sön 07 okt 2007, 09:40

Inläggav rehn » tor 17 jan 2008, 21:39

När det gäller hur en vinge funkar har jag några favoritställen jag brukar hänvisa till.

http://user.uni-frankfurt.de/~weltner/Mis6/mis6.html (med formler)
http://www.eskimo.com/~billb/wing/airfoil.html (utan formler)
http://www.av8n.com/how/htm/airfoils.html (en del formler)

När det gäller "Bernoullimyten", så är det brutalaste missförståndet lyckligvis på väg att dö ut. Myten att undertrycket på översidan av vingen är orsakat av den högre luft-hastigheten som i sin tur beror på att det det är längre väg på översidan av vingen eftersom den är krökt. Hur denna myt kunnat få fotfäste är för mig en gåta. En barnunge fattar att det är fel, flygplan kan ju flyga inverterat.
Tom. luftis hävdade myten tidigare. Senare bytte dom till en bättre förklaring men så försåtligt formulerad att det inte är uppenbart att den tidigare förklaringen var fel. Ett statligt verk kan ju inte ha fel....... eller hur....
Användarvisningsbild
rehn
 
Inlägg: 439
Blev medlem: mån 06 mar 2006, 20:06

Re: Hur flyger x-zylo? (...så långt...)

Inläggav jam007 » tor 17 jan 2008, 21:50

Billy Kropotkin skrev:En väsentlig del av luftmotståndet (det "inducerade motståndet") beror på att tryckskillnaden mellan vingens över- och undersida jämnas ut vid vingspetsen med virvelbildning som följd. Att en del flygplan har ändskivor ("vinglets") på vingarna är för att minska den effekten. I en cylindrisk vinge kan ingen sådan överströmning ske så luftmotståndet är lägre än hos en flat vinge med samma effektiva yta.

Javisst! Man kan också tänka sig spännande lågaspekt virvelfenomen från cirkeln. Det skulle vara kul att se den i en vindtunnel.

Med risk att trampa i klaveret hävdar jag följande:
Felet med förklaringen är Bernoulli. Eller snarare ett tveksamt bruk av denna effekt i förklaringen. Bernoullis ekvationer förutsätter irrotabelt flöde vilket inte gäller runt en vinge. Så som UFAs bild visar.
Undertrycket på översidan vill jag hellre beskriva med effekten av luftens tröghet när den ska böja sig runt en konvex yta.
Men undertrycket är en avgörande del av lyftkraften se här tex:
Bild
Inget märkbart övertryck endast undertryck. Notera även hur flödet ändrar riktning av vingen.
Ett bernoulli-inspirerat missförstånd gäller segelbåtar där det hävdas att luften går snabbast mellan försegel och storsegel (i spalten). Detta stämmer inte alls utan tvärt om så saktar luften in där.
Anders M
Medlem av Uppsalainitiativet
"{The} existence of an unsolved problem in physics is not evidence for a supernatural explanation any more than the existence of an unsolved crime is evidence that a ghost committed it." / David Deutsch
Användarvisningsbild
jam007
 
Inlägg: 3639
Blev medlem: lör 14 okt 2006, 17:13
Ort: Uppsala

Inläggav rehn » tor 17 jan 2008, 21:50

Hexmaster skrev:(Jag har ännu inte fått tummen ur beträffande denna klassiker. Skall åtgärdas. Förr eller senare.)
Billy Kropotkin skrev:Det är ingen myt alls.

Att lyftförmågan enbart beror på tryckskillnaden? Så som det förklarats i otaliga böcker även på tämligen höga nivåer? Jomen, det är en myt.
Billy Kropotkin skrev:De två olika förklaringarna är bara två sätt att se på samma fenomen och beroende på vad man vill ha förklaringen till kan den ena eller andra vara bättre.

Vad pratar du om? Det är två olika fenomen. Den ena bidrar stort till lyftkraften, den andra lite (om jag minns Hans-Uno Bengtsson rätt: ca en tiondel).

Lite förvirring här ovan.
Tryckskillnaden resp. luftens avlänkning är två fenomen som förutsätter varandra. Att säga att lyftkraften beror till x% av den ena och y% av den andra är meningslöst. Det är lika meninslöst som att säga att ( tex. ) effektutvecklingen i en elmotor beror på 30% på spänninen och 70% på strömmen
Användarvisningsbild
rehn
 
Inlägg: 439
Blev medlem: mån 06 mar 2006, 20:06

Re: Hur flyger x-zylo? (...så långt...)

Inläggav rehn » tor 17 jan 2008, 21:59

jam007 skrev:Så som UFAs bild visar.

En iofs inte felaktig men ändå missvisande bild. En väsentlig detalj om luftflödet kring en vinge är att luften som passerar över vingen ankommer till bakkanten före luften som passerar under vingen. Och även detta är en förutsättning för vingens lyftkraft. Och det visas inte i din bild
Senast redigerad av rehn tor 17 jan 2008, 22:34, redigerad totalt 1 gång.
Användarvisningsbild
rehn
 
Inlägg: 439
Blev medlem: mån 06 mar 2006, 20:06

Re: Hur flyger x-zylo? (...så långt...)

Inläggav jam007 » tor 17 jan 2008, 22:13

rehn skrev:
Billy Kropotkin skrev:Så som UFAs bild visar.

En iofs inte felaktig men ändå missvisande bild. En väsentlig detalj om luftflödet kring en vinge är att luften som passerar över vingen ankommer till bakkanten före luften som passerar under vingen. Och även detta är en förutsättning för vingens lyftkraft. Och det visas inte i din bild

Nu hänger jag inte riktigt med.
UFAs bild visar att flödet inte är utan rotation. Min att det finns ett undertryck och att luften avlänkas.
Vilken är missvisande och hur?
Anders M
Medlem av Uppsalainitiativet
"{The} existence of an unsolved problem in physics is not evidence for a supernatural explanation any more than the existence of an unsolved crime is evidence that a ghost committed it." / David Deutsch
Användarvisningsbild
jam007
 
Inlägg: 3639
Blev medlem: lör 14 okt 2006, 17:13
Ort: Uppsala

Inläggav jam007 » tor 17 jan 2008, 22:19

Nu ser man att luften ovan vingen rör sig snabbare:
Bild
Anders M
Medlem av Uppsalainitiativet
"{The} existence of an unsolved problem in physics is not evidence for a supernatural explanation any more than the existence of an unsolved crime is evidence that a ghost committed it." / David Deutsch
Användarvisningsbild
jam007
 
Inlägg: 3639
Blev medlem: lör 14 okt 2006, 17:13
Ort: Uppsala

Re: Hur flyger x-zylo? (...så långt...)

Inläggav UFA » fre 18 jan 2008, 06:52

jam007 skrev:UFAs bild visar att flödet inte är utan rotation. Min att det finns ett undertryck och att luften avlänkas.
Vilken är missvisande och hur?

Visar inte bilden på Cessnan att det också sker ordentlig "downwash"?

En annan fundering: Vad jag har förstått, så är vingprofilen viktigare för långsamma flygplan. Vid högre hastigheter nyttjas i princip bara anfallsvinkeln (snabba flygplan har ju defenitivt en annan vingprofil). Är detta fel?
Scientific controversies must be settled by the methods of science rather than by the methods of litigation. More papers, more discussion, better data, and more satisfactory models – not larger awards of damages – mark the path towards superior understanding of the world around us.
Användarvisningsbild
UFA
 
Inlägg: 2077
Blev medlem: tis 07 dec 2004, 08:26
Ort: Jonsered

Nästa

Återgå till Förklara det här!

Vilka är online

Användare som besöker denna kategori: Inga registrerade användare och 1 gäst

cron