Bronvermelding: https://jeweka.nl/category/theorie-en-werkboeken Module 8, Hoofdstuk 2, Paragraaf 2.4, Blz 46-52

In de luchtvaart heb je veel te maken met verschillende stromingswetten. Deze wetten zorgen ervoor dat je vliegtuig aerodynamische beter kan vliegen en we hierdoor de aerodynamica rondom een vliegtuig ook beter begrijpen en hiermee kunnen werken. Dit wordt gedaan door middel van verschillende formules en begrippen. Welke dat zijn vind tu hieronder!

Toepassingen van stromingswetten in de luchtvaart

De statische en dynamische druk en de wet van Bernoulli. Zijn drukken en wetten die belangrijk zijn voor in de luchtvaart. Deze begrippen worden op de kennisbank pagina besproken die u kan vinden op deze website.

Statische drukmeting bij een vliegtuig

Ondanks alle voorzorgen, is de statische drukmeting bij een vliegtuig niet geheel zuiver. Het is namelijk heel moeilijk om de statische druk op een plaats waar een ongestoorde luchtstroming heerst, te meten. De afwijking die op de meetplaats ontstaat moet experimenteel bepaald worden.

Stromingswetten en statische drukmeting

Eisen waaraan de statische drukopeningen moeten voldoen:

  • de statische meetopeningen moeten loodrecht op de stromingsrichting staan;
  • de statische meetopeningen moeten in de ongestoorde stroming liggen;
  • de openingen moeten zeer klein zijn;
  • de openingen mogen niet dichtvriezen;
  • ze moeten aan beide zijden van de romp aangebracht zijn in verband met het slippen van het vliegtuig.

Stuwpunt

Bij elk voorwerp in een luchtstroming, is aan de voorzijde één bepaald punt te vinden, waar een stroomlijn loodrecht op het oppervlak van dat voorwerp staat en waar de stroming zich splitst. Deze stroomlijn wordt de scheidingsstroomlijn genoemd.

Vanaf dit punt gezien verwijderen de stroomlijnen zich van elkaar. In dit punt komen de luchtdeeltjes tot stilstand, waarna zij sterk van richting veranderen om hun weg te vervolgen.

Het stuwpunt op een vleugel

Volgens Bernoulli geldt voor elk punt van een stroomlijn:

Po +½ p.Vo² = P₁ + ½ p.V1² –> P= Druk, p = Rho is dichtheid en V is snelheid

omdat v₁ = 0 m/s is:

Po + ½ P.Vo² = P₁ = Pot

In punt 1 is de druk maximaal, alle snelheidsenergie is omgezet in drukenergie. Dit punt wordt daarom het stuwpunt genoemd.

Een rij met stuwpunten op een vleugel

Bij voorwerpen in de luchtstroming, zoals vleugels, staartvlakken en schroefbladen, zal elke doorsnede, gezien in de stromingsrichting, een stuwpunt hebben, er is dan sprake van een nauw aaneengesloten rij stuwpunten. Een stuwpunt is, wat ligging betreft, géén vast punt. De ligging wordt bepaald door de stand van het voorwerp ten opzichte van de aanstromingsrichting, de vorm van het voorwerp en de stroomsnelheid.

Snelheidsmeting bij een vliegtuig met stromingswetten

De snelheidsmeting wordt gedaan met behulp van een pitotbuis, genoemd naar de uitvinder Henry Pitot, een Franse natuurkundige uit de 18e eeuw.

Deze pitotbuis is een gekalibreerde meetbuis, die de drukverandering doorgeeft die door de luchtsnelheid veroorzaakt wordt.

Pitotbuis en stromingswetten

In de pitotbuis wordt de snelheid tot nul gereduceerd, zodat in de buis de totale druk (statische druk+ stuwdruk) heerst. Deze wordt vergeleken met de apart gemeten statische druk. Het drukverschil dat met behulp van de pitotbuis wordt bepaald is dan de stuwdruk (q).

Met behulp van de manometer kan men de stuwdruk meten. De druk op de manometer is q

Het gemeten drukverschil (stuwdruk) is afhankelijk van de luchtsnelheid en de luchtdichtheid. Onderaan in onderstaande afbeelding is de daarbij behorende snelheid.

In het vliegtuig wordt niet zoals hiervoor een vloeistofmanometer aangesloten, maar een membraandrukmeter (snelheidsmeter), waarvan de drukschaal ver vangen wordt door een snelheidsschaal. De totale druk (p, + q) wordt in het membraan toegelaten, de statische druk p, komt rondom het membraan te staan.

Voorbeeld

Een vliegtuig vliegt onder standaardcondities op 2 km hoogte met een werkelijke snelheid van 120 km/h. Hoe groot is:

  • de statische druk op die hoogte?
  • de stuwdruk?
  • de totale druk in de pitotbuis?

De antwoorden zijn
-79500 Pa;
-559 Pa;
– 80059 Pa.
Succes met berekenen!

De pitotbuis inwendig en de stromingswetten

Eisen waaraan de plaats van de pitotbuis moet voldoen:

  • hij moet evenwijdig aan de stromingsrichting geplaatst zijn;
  • hij moet in de ongestoorde stroming geplaatst zijn;
  • hij mag niet dichtvriezen.


Bij sommige vliegtuigen zitten de statische drukopeningen op een andere plaats dan de pitotbuis.

Het ontstaan van draagkracht bij een vliegtuig

Wanneer een vleugel in een stroming wordt geplaatst, zal de lucht boven en onder de vleugel stromen. Door toepassing van de stromingswetten kan het ontstaan van draagkracht verklaard worden. In het kort wordt de lift gecreëerd door middel van onder- en bovendruk. Door deze drukken wordt de vleugel omhoog geduwd en neemt dus het vliegtuig mee.

Vliegtuigvleugel en draagkracht

Meer weten over Aerodynamica?

Kijk dan eens in de categorie Aerodynamica (LINK) op onze website! Of kijk eens naar onderstaande boeken van Jeweka!

Bronvermelding: https://jeweka.nl/category/theorie-en-werkboeken Module 8, Hoofdstuk 2, Paragraaf 2.4, Blz 46-52

Geef een reactie

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.