Biegunowa prędkości
Biegunowa prędkości – krzywa będąca wykresem prędkości w funkcji innej prędkości czyli biegunowa. Opisuje opadanie statku powietrznego cięższego od powietrza w zależności od jego prędkości w poziomym ruchu postępowym (tzw. prędkości postępowej). Opisuje głównie właściwości profilu skrzydła, ale w przypadku całego statku powietrznego wykres ten odzwierciedla zwiększony opór powodowany przez kadłub i inne części, a w związku z tym większe prędkości opadania niż mogłoby mieć samo długie skrzydło[1].
Charakterystyczne punkty biegunowej to:
- Prędkość minimalna, poniżej której siła nośna ma zbyt małą wartość by zrównoważyć siłę ciążenia i szybowiec wolniej nie może lecieć. Zacznie się rozpędzać lub wpadnie w korkociąg i w efekcie też nabierze prędkości. Samolot może lecieć nieco wolniej korzystając z mocy silnika ("wisząc na śmigle").
- Prędkość ekonomiczna, przy której opadanie jest najmniejsze (największa długotrwałość lotu).
- Prędkość optymalna, przy której stosunek prędkości postępowej do prędkości opadania ma największą wartość. Można ją wyznaczyć rysując styczną do biegunowej z początku układu współrzędnych (największy zasięg).
- Prędkość maksymalna, ograniczona wytrzymałością konstrukcji statku powietrznego.
Biegunowa prędkości wyznacza zasięg statku powietrznego bez napędu, przy różnych prędkościach, poruszającego się w spokojnym powietrzu. Przykładowo zasięg 1 do 32 przy prędkości 90 km/h. Oznacza to, że z 1 km wysokości można przelecieć 32 km lecąc z prędkością 90 km/h. Zasięg 1 do 25 przy prędkości 120 km/h. Z tej samej wysokości przy prędkości 120 km/h szybowiec przeleci mniej, już tylko 25 km. Najlepszy zasięg teoretycznie możliwy do osiągnięcia w spokojnym powietrzu, przy prędkości optymalnej jest wskaźnikiem doskonałości statku powietrznego. Najlepsze szybowce osiągają wskaźnik doskonałości około 1:60 (rekord należy do szybowca Eta - 72[2]). Przy takich wartościach kąt pod jakim ślizga się szybowiec jest bardzo mały i zmierzenie tej wartości w locie jest trudne, ponieważ wpływ na pomiar mają niewielkie ruchy powietrza.
Wzrost ciężaru statku powietrznego (przy zachowanych innych parametrach) powoduje (w przybliżeniu) proporcjonalny wzrost prędkości opadania i postępowej. Dla szybowców oznacza to że doskonałość pozostaje niezmieniona, ale osiągana jest (prędkość optymalna) przy większej prędkości postępowej. Zjawisko to jest wykorzystywane w zawodach szybowcowych, gdzie szybowce w tym celu balastowane są wodą[a]. Ponieważ jednak prędkość ekonomiczna (najwolniejszego opadania) zwiększa się wtedy w tej samej proporcji, szybowiec nie może wykorzystywać słabych noszeń[b].
Biegunowa prędkości w statkach powietrznych z napędem określa moc potrzebną do lotu. Moc ta zależy od prędkości opadania, która zmienia się zgodnie z biegunową w zależności od prędkości postępowej, oraz zależy od ciężaru samolotu. Najmniej mocy potrzeba do lotu przy prędkości ekonomicznej, przy której opadanie w locie bez napędu jest najmniejsze.
Uwagi[edytuj | edytuj kod]
- ↑ Paradoksalne na pierwszy rzut oka poprawianie własności lotnych szybowca przez rozmyślnie zwiększanie jego ciężaru - nieraz o setki kilogramów - staje się zrozumiałe gdy weźmiemy pod uwagę, że "paliwem" szybowca jest nagromadzona grawitacyjna energia potencjalna, a ta rośnie wraz z jego masą.
- ↑ Należy też zwrócić uwagę na niekorzystne dynamiczne efekty krążenia przy większych prędkościach.
Przypisy[edytuj | edytuj kod]
- ↑ Domański 1974 ↓, s. 45.
- ↑ Tablica 1: "Design of the competition sailpane", Dick Butler, 2011, soaringcafe.com
Bibliografia[edytuj | edytuj kod]
- Jerzy Domański: 1000 słów o samolocie i lotnictwie. Warszawa: Wydawnictwo MON, 1974. OCLC 5889186.
- W. Fiszdon: Mechanika lotu. Warszawa: PWN, 1961.
- Z. Paturski: Przewodnik po projektach z Mechaniki Lotu. [dostęp 2009-08-03]. [zarchiwizowane z tego adresu (2007-06-25)].
- "Zasady Pilotażu Szybowcowego", Andrzej Pazio, Kielce 1994, Aeroklub Polski