Tuli tässä ihan hyväntahtoinen kina kaverin kanssa siitä, miten lentokoneen siipi saa nosteen. Asia josta oltiin samaa mieltä oli se, että siiven yläpuolelle muodostuu alipaine ja siiven alapuolelle muodostuu ylipaine. Näiden yhteisvaikutuksesta siipi kantaa.
Tästä sitten oltiin eri mieltä. Muodostuuko suurempi siiven nostovoima siiven yläpuolelle vai alapuolelle? Minulla on sellainen käsitys, että siiven yläpuolen kantovoima on noin 75-80 %, ja alapuolen osuus nosteesta no 20-25% siiven kokonais nosteesta. Kaverilla muuten sama mielipide, mutta nostovoimat päinvastaiset. Kumi meistä on lähempänä totuutta, eli kumpi voittaa vedon?
Kiitokset vastaajille
Tästä sitten oltiin eri mieltä. Muodostuuko suurempi siiven nostovoima siiven yläpuolelle vai alapuolelle? Minulla on sellainen käsitys, että siiven yläpuolen kantovoima on noin 75-80 %, ja alapuolen osuus nosteesta no 20-25% siiven kokonais nosteesta. Kaverilla muuten sama mielipide, mutta nostovoimat päinvastaiset. Kumi meistä on lähempänä totuutta, eli kumpi voittaa vedon?
Kiitokset vastaajille
Vastaukset 34
Vanhimmat
Parasta on verrata painetta siiven sisällä ja ulkopuolella.
Paine-erosta syntyy voima joka on suurempi siiven yläpinnalla kuin alapinnalla kun kerran paine-erokin on yläpinnalla isompi.
Unohditte muuten virtauksen alastaitteen (downwash) vaikutuksen nostovoiman syntyyn. Leijailen lentää kun kohtauskulma on kohdallaan mutta perinteistä profiilia ei ole.
Newton vs Bernoulli.
PL
Paras noste on tarjoilukärryn tullessa. Kaikki muu on turhaa.
T: Potra Pilootti
Mietitäänpä tovi.
Oletetaan että sillä korkeudella jolla kone lentää, ilman paine on, sanokaamme, 1.000 hPa. (tai millibaaria, miten vaan). Siipi etenee ilmassa sanokaamme nopeudella 200 km/h. Siipi syrjäyttää edessään olevaa ilmaa. Siiven yläpinta on kaareva (kupera) ja siiven alapinta jokseenkin suora.
Siiven syrjäyttämä ilma siinä siiven yläpinnalla saa suuremman nopeuden (> 200 kn/h) kuin alapinnalla virtaava ilma.
Alapinnalla ilman virtausnopeus (siis se on siipi joka liikkuu, ei ilma) ei kasva eikä vähene. Se on se sama 200 km/h. Toki voimme puhua "virtauksesta" joka on siiven ja ilmamassan nopeusero.
Tilanne on sama tuulitunnelissa jossa siipi on paikallaan ja ilmaa puhalletaan siiven yli.
Siiven yläpinnalla virtausnopeus kasvaa, koska siiven etu-ja takareunan etäisyys on siiven pintaa pitkin mitattuna suurempi kuin siiven suoraa alapintaa pitkin mitattu matka.
Olettakaamme, että ilmamolekyyli A ja B olivat vierekkäin ennenkuin siii tuli niiden väliin. A kulkee alapintaa pitkin suoraan ja B kulkee yläpintaa pitkin pidemmän matkan kunnes ne taas kohtaavat (no, melkein kohtaavat, itse asiassa yläpintaa kulkeva molekyyli A "karkaa" siltä alapintaa kulkevalta B:lta, mutta ei siitä sen enempää ...) toisensa siellä siiven takana.
Jo edesmennyt fyysikko Bernoulli esitti ns. Bernoullin lain.
https://fi.wikipedia.org/wiki/Bernoullin_laki
Sen mukaan kaasun (esim. ilma) PAINE pienenee kun kaasun virtausnopeus kasvaa.
Siiven yläpinnalle syntyy siis "ALIpaine" ilman paikallisesti kasvaneen virtausnopeuden ansiosta.
Tästä syystä paikallisesti siiven yläpinnalla mitattu imanpaine olisi tässä esimerkissä s pienempi kuin ympäröivän ilmamassan (ja siiven alla "virtaavan" ilman) paine, siis alle tuon 1 000 hPa; sanokaamme vaikka 960 hPa.
Siiven alapinnalle ei sitä vastoin synny mitään YLIpainetta, eli painetta joka olisi suurempi kuin ympäröivän ilmamassan alkuperäinen paine ( 1 000) - koska ilmamassan nopeus (suhteellinen nopeus eteenpäin lentävään siipeen nähden) siiven alapinnalla ei hidastu. Se on edelleen se sama 200 km/h Hidastuminen olisi YLIpaineen syntymisen edellytys.
Näin tarkasteltuna huomaamme, että kysymyksen asettelu ei ollut aivan täsmällinen. Toki siipien ylä- ja alapinnan välille syntyy paine-ero.
Tyypillisessä lentokoneen siiven profiilissa ns. nostovoimakeskiö sijaitsee siiven yläpinnan 1. kolmanneksen alueella. (--> sovellutus: Kun lennätte talvella niin puhdistakaa ennen lentoa SE osa siiven yläpinnasta huurteesta erityisen hyvin)
Minulla ei ole aavistustakaan mitä esitettyyn kysymykseen tulisi vastata koska kysymys itsessään perustuu lähtökohtaisesti olemattomaan asiaan. :)
Terveisiä täältä jostakin
Peter
"koska kysymys itsessään perustuu lähtökohtaisesti olemattomaan asiaan."
Olen ajatellut joskus mennä johonkin lentokouluun kokeilemaan lentämistä.
Nyt tiedän ainakin yhden lentokoulun joka ei kuulu joukkoon.
Lupaat vaan.
Yhtälö on yksinkertainen
Siiven yläpinnalle muodostuu siiven kohtauskulman ja siiven liikkeen vuoksi alentunut paine. Paine siiven yläpinnalla ei siiven liikkeen vuoksi ehdi tasaantua normaaliksi. (a=F/m!)
Sekin paine kuitenkin on positiivinen. Ei ole negatiivista painetta!
Siiven alapinnan korkeampi paine pyrkii työntämään siipeä kohti alempaa painetta.
Jos siis luitte ja uskoitte edell' kirjoittu, tiedätt kuinka asia on maailman sivu opetettu lentokouluissa. Se oli ns. populaariteoria joka perustuu Bernoullin lain tulkintaan.
kehotan teitä lukemaan Ari Vahteran ansiokkaan kirjoituksen vuodelta 2021. Siinä Bernoulli ja Newton eivät ole NIIN paljon riidoissa. Eli kuten tuolla ylempänä jo vihjasin, alastaite on myös syytä ottaa huomioon.
https://www.ilmailuliitto.fi/ilmailu-lehti/bernoulli-vastaan-newton-kumpi-oli-oikeassa/
Vielä kertaan: Jos nostovoima perustuisi vain Bernoulliin miksi leija lentää ? Sehän on vain ohut levy jolla ei ole kaarevuutta profiilin yläpinnalla....
Toiseksi, kuinka kone voi lentää selällään jos siipiprofiili on ylösalaisin ? Ettei vain kohtauskulmalla olisi jotakin tekemistä asian kanssa ...
Rattoisia lukuhetkiä!
Peter
Nyt löytyy tältäkin palstalta APH:n tasoinen tietäjä niinkuin ilmastonmuutospalstaltakin.
Jo oli aikakin. Kaikkien lässyttäjien sijaan.
Kaarevuudella ei ole mitään yhteyttä Bernoullin lain kanssa.
Hänen nimissään toki esitetään kaikenlaista puppua joka liittyisi muka jotenkin kaarevuuteen.
Juttun aloittaja.
Kiitokset asintuntija vastaajille.
Kysymykseni ydin oli tässä. Ajatellaan pelkästään lentokoneen siipeä että se on tuulitunnelissa ja kohtauskulma vaikka 12 astetta. Ilmavirtauksen ansiosta siipi saa 400 kg suuruisen nostovoiman. Kumpi nostava voima on suurempi, siiven alapuolisen ylipaineen vaikutus, vai yläpuolisen alipaineisen imuvaikutus kokonais nostoon.
Vaikka en kaikkea ymmärtäisikää lentämisestä, niin tuskin se vakuttaa lentoharrastukseeni. Tuskin Wrightin veljeksetkään tienneen tarkkaan miksi ensilento onnistui.
Kun ymmärrät ja hyväksyt että mitään imua ei ole olemassa, niin saatat ehkä käsittää sen, mistä on kysymys.
Jos imu olisi todellinen fysikaalinen ilmiö, niin vedenkin pystyisi imemään putkessa vaikka 50 metrin korkeuteen jos imua vain riittää.
Olikos se neuvostoilmailjat, jotka sanoivat vaikka ladon oven lentävän, kunhan siihen ruuvaa tarpeeksi tehokkaan moottorin.
Ilmavoimien onnettomuustutkimuslautakunnan jäsen haverin satuttua kertoi MiG-21:n liito-ominaisuuksien moottorin sammuttua vastaavan silitysraudan vastaavaa. Ilman sähköjohtoa, ilmeisesti.
Siinä teille downwashia. ; )
Mielestäni kysymys on väärä. Nostovoima tulee paine-erosta siiven ylä-ja alapinnan välillä. Silloin ei voi määrittää mitenkään kumpi on enemmän ja kumpi vähemmän. Eikä edes noita voi erotella toisistaan, sillä virtauskenttä siiven ympärillä on kokonaisuus.
Jos nyt kuitenkin haluat verrata miten paljon paine muuttuu verrattuna paineeseen kaukana siivestä, paine voi kasvaa vain patopaineen verran eli 1/2 × rho × V^2. Laskea se voi kuinka paljon vaan, mutta käytännössäkin päästään yli tuplaan tuosta edellisestä.
Tuo tulee ihan siitä Bernoullin yhtälöstä. Nopeuden hidastuminen nollaan (=siiven nopeuteen) tuottaa patopaineen ja kiihtyminen yli SQRT(2)-kertaiseen nopeuteen laskee painetta enemmän.
"paine voi kasvaa vain patopaineen verran eli 1/2 × rho × V^2. Laskea se voi kuinka paljon vaan"
Paine EI voi laskea kuinka paljon vain, vaan korkeintaan staattisen ilmanpaineen verran. Se on joskus paljon vähemmän kuin patopaineen verran, kun vauhtia on tarpeeksi ja ollaan todella korkealla maanpinnasta.
Nostovoimaa voi yrittää lisätä vetämällä lisää, jos ei kone meinaa nousta ja kiitorata loppuu. Kutsutaan "väkisin ilmaan vetämiseksi" - sellaisesta pääsee usein lehtiin.
Ei kai tuommoista kukaan oikeasti tekisi. Saattaisi tulla mahalasku maissipeltoon tai johonkin.
”Asia josta oltiin samaa mieltä oli se, että siiven yläpuolelle muodostuu alipaine ja siiven alapuolelle muodostuu ylipaine. Näiden yhteisvaikutuksesta siipi kantaa.”
Kyllä. Juuri näin. Noiden suhde sitten riippuu kohtauskulmasta, eli ei ole mitään absoluuttista suhdelukua noiden välillä.
Yläpuolen alipaine on kuitenkin se tärkeämpi, koska jos kohtauskulmaa kasvattaa liikaa, siiven päällä oleva virtaus häiriintyy ja siipi sakkaa.
PPL (A)
Suhde riippuu monesta muustakin asiasta kuin kohtauskulmasta:
1) Ilman tiheydestä
2) Virtausnopeudesta ja siten Machin luvusta, sekä edellisistä seuraavasta mahdollisesta ilman kokoonpuristuvuudesta, mikä puolestaan vaikuttaa jopa tiheyteen hypersoonisella alueella, ja osin supersoonisellakin.
3) Siipiprofiilin muodollakin on vaikutusta.
4) Maavaikutuksesta, silloin kun siipi lentää lähellä maata. (Ground effect)
Eikä tässäkään ollut vielä edes kaikki muut olennaisesti vaikuttavat seikat kohtauskulman lisäksi.
Varpusparvi on ihmeellinen noustessaan aika vilkkaan äkisti.
Siiven yläpuolella oleva ilmanpaine aiheuttaa pintaa alaspäin painavan voiman, mutta alapuolella taas ylöspäin suuntautuvan voiman. Tällä perusteella alapinta tuottaa reilusti yli 100 % nostovoimasta, ja alapuoli reilusti alle nolla % nostovoimasta.
Kun laskentaan käytetään paine-eroja ylä ja alapinnan välillä, ei ole kuin yksi siipeen vaikuttava voima, mikä voidaan jakaa kahteen komponenttiin, nostovoimaan ja vastukseen. Sitä ei voi jakaa ala- ja yläpuolisiin voimiin.
Jos taas lasketaan paine-eroja siiven ala- ja yläpuolella referenssipaineeseen verrattuna, riippuu tulos muun muassa siitä mitä referenssipainetta käytetään.
Mikäli käytetään referenssipaineena samalla lentokorkeudella ilmansuhteen paikallaan olevan kohteen pinnasta mitattua staattista ilmanpainetta, on lentokoneissa aliäänipuolella alipaine-ero yläpinnalla keskimäärin selvästi suurempi kuin ylipaine-ero alapinnalla.
Mutta jos kyse onkin maahan avaruudesta palaavasta avaruusaluksesta kymmenkertaisella äänen nopeudella yli 50 km korkeudessa, on alipaine maksimissaan ulkoisen referenssipaineen suuruinen (koska absoluuttinen paine on aina positiivinen, eikä koskaan negatiivinen), mutta ylipaine jopa yli kymmenkertainen referenssipaineeseen verrattuna. Teoreettista ylärajaa ylipaineelle ei ole olemassa, vaan mitä suurempi virtausvauhti ilman suhteen, sitä suurempi paine ylipainepuolella syntyy, mutta patopaine muodostaa kuitenkin vauhdista riippuvan ylärajan ylipaineelle.
Nyt kyllä meni ihan väärin.
Siipiprofiili on kaareva, jolloin ilma joutuu kulkemaan yläpinnalla pidemmän matkan kuin alapinnalla. Tällöin yläpuolelle muodostuu alipaine, joka imee siipeä ylöspäin. Suurin osa nosteesta syntyy tästä imuvaikutuksesta.
Tässä faktaa epäilijöille: https://fi.wikipedia.org/wiki/Siipiprofiili
Siipiprofiili tuottaa nostovoimaa myös ylösalaisin ollessaan, kun tulokulma on tarkoituksenmukainen. Silloin alapinta on kaarevampi kuin yläpinta. Matkaeroilla ei ole mitään vaikutusta mihinkään.
Et edes yrittänyt kertoa mikä kirjoittamaasi tekstiä edeltävässä postauksessa oli väärin. Ei yllätä, eihän siihen pysty kukaan muukaan, koska kaikki siinä oli oikein.
Alipaineen suuruus ei voi ylittää staattista ilmanpainetta, ja sen saavuttamien edellyttäisi että koko yläpinta olisi täydellisessä tyhjiössä.
Alapinnan ylipaineen ylärajana taas on patopaine, mikä kovaa ja korkealla lennettäessä on paljon staattista ilmanpainetta suurempi.
Siipiprofiili voi aivan hyvin olla taso eikä sen tarvitse olla edes jonkun Suomen Ilmavoimien kone jossa on tasot eli kone on kaksitasoinen.
Tasoprofiilin voi kääntää nurinpäin ja siipi toimii aivan yhtä hyvin kuin ennenkin.
Tasoprofiilin noste syntyy ainoastaan kohjauskulmasta, joten taso on hyvin tehoton ja käytännössä kone "roikkuu" tällöin ilmassa moottorin varassa ilmanopeuden ollessa huomattava.
Noinhan se on. Jos moottori sammuu niin kone putoaa maahan niinkuin kivi.
Siipiprofiilit eivät tuota nostovoimaa ylösalain ollessa vaan tällöin noste syntyy kohtaus kulmasta ja ilmanopeudesta. Kaareva profiili imee ylösalaisin ollessaan siipeä alaspäin, mutta kohtaus kulman ollessa riittävä kumoaa tämä imun.
Alipaineen suuruus voi ylittää staattisen ilmanpaineen. Jos ajattelet kaavevaa siipeä, jonka alapinta on suora. Siiven kulkiessa ilman läpi alapinnalla ilmamolekyylit kulkevat saman matkan kuin vapaassa virtauksessa eli ei synny paine eroa. Kaarevan yläpinnan pituus on suurempi kuin alapinnan, joten ilmamolekyylit joutuvat kulkemaan pitemmän matkan yläpinnalla. Eli ilmamolekyylit välimatka toisiinsa kasvaa ja tämä aiheuttaa ilmanpaineen pieneneminen yläpinnalla.
Symmetrisessä profiilissa kohtauskulma aiheuttaa mainitsemaan siiven etureunan patopidteen siirtymisen eri kohtaan kuin alapinnalla ja tästä aiheutuu siiven yläpinnan ja alapinnan paine-ero. Myös tuo samainen kohtauskulma aiheuttaa ilman patoutumista ylipaineisena alapinnalla, mutta tämä voima on lähes aina pienempi.
"Alipaineen suuruus voi ylittää staattisen ilmanpaineen."
Heheh hehehheh !!!
Todistit juuri ettet ymmärrä yhtään mitään aerodynamiikasta etkä edes perusfysiikasta.
Opettelisit nyt niitä edes sen verran, että ymmärtäisit ettei negatiivista painetta ole olemassa. Niinpä maksimi teoreettinen paine-ero on positiivisen ja nollan erotus, eikä koskaan sitä suurempi.
Liikenteenrahastus-viraston aiheuttama voima painaa siipeä alaspäin ja rajusti.
Nyt puhuu tämän jutun aloittaja.
Ensinnäkin suuret kiitokset keskusteluun osallistuneille ja ristiriitaisista kannanotoista. Hyvä näin, oltiin lyöty vetoa, että häviäjä ostaa konjakkipullon.
Maksoimme molemmat yhdessä pullon hinnan, ja yhdessä myös joimme sen, hauskaa oli eikä kinattu mistään.
Kiitokset meiltä molemmilta.
Loppu hyvin, kaikki hyvin. Nostovoiman muodostaa fyrkka, paalu, hillo eli mammona. Ilman sitä ei lennä mikään.
Höpöhöpö.
Minä kirjoittelen kirjaston koneella kun ei ole latin latia ja täältä se informaatio lennähtelee taivaalle. Ainakin hiukan kauemmaksi kuin Petterin härpötin.