Prędkości biegunowe

Prędkość polarny jest krzywą, która charakteryzuje wykonanie maszyny ruchomej stosowany głównie z profilu, w zależności od szybkości przemieszczania urządzenia.

Odkrycie

Nawiązując do pracy Otto Lilienthala w dziedzinie aerodynamiki biegunem Lilienthala nazywamy wykres współczynnika siły nośnej w funkcji współczynnika oporu powietrza w układzie osi powiązanych z geometrią profilu lub z kierunkiem lotu.

Aeronautyka

Biegun prędkości to krzywa, która przedstawia, dla danego samolotu lub profilu skrzydła, prędkość lotu na odciętej (lub powiązany parametr, taki jak współczynnik oporu aerodynamicznego C x ) i prędkość opadania na rzędnej (lub C z ) . Zapewnia dobry przegląd wydajności profilu lub urządzenia. Ta krzywa umożliwia znalezienie teoretycznej maksymalnej gładkości poprzez wykreślenie stycznej do krzywej przechodzącej przez początek.

Zgodnie z teorią cienkich profili biegun prędkości szybowca można przyjąć w postaci ogólnej:

w=Wv3+bv{\ displaystyle w = Av ^ {3} + {B \ over v}}

gdzie w jest prędkością opadania względem masy powietrza, a v jest prędkością poziomą w odniesieniu do masy powietrza.

Innym rodzajem biegunów jest we Francji tak zwany biegun Eiffla. Łączy współczynnik siły nośnej ze współczynnikiem oporu. Całkowity opór to suma oporu indukowanego i oporu pasożytniczego. Możemy założyć, że pasożytniczy współczynnik oporu powietrza jest stała. Niech C L będzie współczynnikiem siły nośnej. VSrep{\ displaystyle C_ {D_ {p}}}

Indukowany współczynnik oporu powietrza jest wyrażony w następujący sposób:

VSreja=VSL2λmiπ{\ Displaystyle C_ {D_ {i}} = {C_ {L} ^ {2} \ ponad \ lambda e \ pi}}π (pi): 3,1416 λ  : wydłużenie . Z definicji λ = b² / S, gdzie b to rozpiętość skrzydeł. e  : współczynnik Oswalda (mniejszy niż 1), który zależy od rozkładu siły nośnej przęsła.
e może być równe 1 dla „idealnego” (eliptycznego) rozkładu siły nośnej. W praktyce e jest rzędu 0,75 do 0,85.

Całkowity opór wynosi zatem:

VSre=VSreja+VSrep=VSL2λmiπ+VSrep{\ Displaystyle C_ {D} = C_ {D_ {i}} + C_ {D_ {p}} = {C_ {L} ^ {2} \ ponad \ lambda e \ pi} + C_ {D_ {p}}}

Zatem krzywa, która daje współczynnik oporu jako funkcję współczynnika siły nośnej, jest parabolą, która jest prawie płaska. Polarny Eiffla oznacza tej krzywej, gdzie tradycyjnie, na osi odciętych podano w C, D , a na osi rzędnych C L .

Łódź

W płynie i kadłub o żaglowe są określone profile. Połączenie tych profili, jednego aerodynamicznego, a drugiego hydrodynamicznego, determinuje prawie całe zachowanie żaglówki. Wpływ wiatru na ogół jest pomijalny w porównaniu z tymi dwoma profilami. Dlatego też jacht żaglowy charakteryzuje się również biegunem prędkości.

Prędkość statku jest reprezentowana według kąta rzeczywistego wiatru w porównaniu z kierunkiem ruchu żaglówki: od 0 stopni (wiatr wdziera się z przodu łodzi) do 180 stopni (wiatr wieje z tyłu).

• Biegun jest wykreślony dla kilku prędkości wiatru.
• Przy tej samej prędkości wiatru można zasilić kilka żagli w zależności od kompletu żagli charakteryzujących się głównie powierzchnią i kształtem (np. Biegunowy z genuą lub spinakerem .
• Bieguny zależą od kształtu kadłuba, planu żagli i zestawu żagli. Dlatego są one specyficzne dla danego typu jachtu.
• Dostarczane przez producentów polary odpowiadają rzadko spotykanym idealnym warunkom żeglarskim: idealnie czysty kadłub, nowy komplet żagli, płaskie morze (lub pozwalające na surfowanie z wiatrem), żagiel idealnie dopasowany do prędkości i kierunku wiatru, brak wiatru. Błąd steru .
• Przedstawienie danych jest w formie graficznej (obok) lub w formie tabeli.
• Gdy żaglówka ślizga się , to znaczy, że kadłub podnosi się dzięki osiągniętej prędkości (jacht ten wyścig charakteryzuje się znacznym stosunkiem powierzchni żagla do ciężaru) lub tocząc się po fali (surf), prędkość statku może przekroczyć wartości podane przez biegun polarny, ponieważ zachowanie kadłuba jest modyfikowane.

Gdy łódź się porusza, wytwarza względny wiatr, który gromadzi się wraz z rzeczywistym wiatrem. Ta akumulacja nazywa się Pozornym Wiatrem . Dlatego należy zwrócić uwagę na podawane wartości, rzeczywisty lub pozorny wiatr, rzeczywisty lub pozorny kąt wiatru. Powszechnie używane zapisy pochodzą z języka angielskiego i są następujące:

• TWS: True Wind Speed: prawdziwa prędkość wiatru
• TWA: True Wind Angle: rzeczywisty kąt wiatru
• AWS: Pozorna prędkość wiatru: pozorna prędkość wiatru
• AWA: Pozorny kąt wiatru: pozorny kąt wiatru

Określenie tych biegunów jest dokonywane przez architekta marynarki wojennej za pomocą potężnych komputerów. Symulacje oprogramowania są coraz bliższe rzeczywistości, w wyniku czego próby morskie są coraz rzadsze. Próba morska to metoda w zasięgu żeglarza. Testowanie wymaga dyscypliny dzięki niezawodnym urządzeniom pomiarowym, takim jak różnicowy GPS. Punkt bieguna nie jest określany za pomocą jednego testu, ale dzięki dużej liczbie testów, aby uzyskać średnią z tego.

Biegun polarny żaglówki jest zapisywany w specjalistycznym oprogramowaniu, które w połączeniu z informacjami o pogodzie pozwala na podstawie obliczeń określić najszybszą trasę do celu.

Istnieją dwa rodzaje oprogramowania:

• Routery używane przez konkurujących żeglarzy do wyznaczania trasy.
• Gry symulacyjne żeglarstwa, takie jak Virtual Regatta, a przede wszystkim Virtual Ocean, które oferują wyświetlanie tyczek do wszystkich jachtów regatowych, a także tabelę obliczeń VMG.

Uwagi i odniesienia

Uwagi

1. Współczynnik Oswalda jest ignorowany w książce US Navy .

Uwagi i odniesienia

1. André Peyrat-Armandy , Nowoczesne i przyszłe samoloty transportowe , Tuluza, Teknea,1997, 575  str. ( ISBN  2-87717-043-8 ) , rozdz.  1.1.3 („Biegunowość i próba samolotu”), s.  43
2. (de) Klaus Engmann , Mandfred Porath i wsp. , Technologia Flugzeuges , Würzburg, Vogel,2009, 5 th  ed. , 888  pkt. ( ISBN  978-3-8343-3159-5 ) , rozdz.  8.2.3 („Auftrieb und Widerstand”) , s.  395
3. Ścieżki szybującego lotu , s.  18
4. Lotnicy morscy
5. „  Aerodynamika i mechanika lotu  ” [PDF] ,10 grudnia 2016 r(dostęp 21.11.2019 ) , s.  17

Zobacz też

Powiązane artykuły

• Impas
• Wysiłek na żaglu

Bibliografia

• [Paths of Soaring Flight] (en) Frank Irving, The Paths of Soaring Flight , Imperial College Press ,1999, 131  str. ( ISBN  978-1-86094-055-2 )
• [Naval Aviators] (en) Hugh Harrison Hurt, Aerodynamics for naval aviators , US Navy ,1959, 416  s. ( ISBN  978-1-939878-18-2 , czytaj online )