Frage:
Können wir den Bodeneffekt der Formel 1 für Flugzeuge ausleihen?
ymb1
2016-10-21 03:49:42 UTC
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( Quelle) SUP>

Inspiriert von der jetzt verbotenen Spätzeit 70er F1 Bodeneffekt, ich fragte mich, ob es von Flugzeugen übernommen werden kann. Also habe ich mir Folgendes ausgedacht:

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(Eigene Arbeit) SUP>

Das System

Eine Bauchtür, die sich mit langsamer Geschwindigkeit öffnet und zu einem sich verengenden Hohlraum führt - invertierter Diffusor.

Im Wesentlichen dasselbe wie das obige F1-Bild, jedoch geschlossen, da kein Boden vorhanden ist. Und umgekehrt, da wir Auftrieb brauchen, nicht Abtrieb. Der Bodeneffekt eines F1-Autos ist das Gegenteil des Bodeneffekts eines Flugzeugs. Die Tür soll ihren Betrieb mit hoher Geschwindigkeit stoppen.

Betriebstheorie

Der sich verengende Hohlraum beschleunigt die Luft, die Luft im Hohlraum verliert somit Druck (potentielle Energie abgestimmt) kinetisch) wird die Luft außerhalb des Flugzeugs und unter dem Hohlraum einen höheren Druck haben, wodurch das Flugzeug nach oben gedrückt wird.


Es gibt keine Mission, nur ein experimentelles Rennen mit Howard Hughes.

Das technische Warum ist eine höhere Höchstgeschwindigkeit und ein langsamer Anflugwinkel mit geringem Anstellwinkel.

  • So wie ich es bei langsamer Geschwindigkeit sehe, verschiebt sich das Zentrum des Auftriebs nach achtern Beim Verringern des erforderlichen Anstellwinkels bin ich mir jedoch nicht sicher, welche Längssteuerungsbefugnis und -stabilität vorliegt.

  • Außerdem sind keine Hochauftriebsvorrichtungen und deren Geräte erforderlich zugehörige Systeme und möglicherweise kürzere Flügel, wodurch Gewicht verloren und die Höchstgeschwindigkeit erhöht wird.

Kann es fliegen? Sind die obigen Annahmen richtig?

Motorposition, Bugfahrwerkposition usw. sind nicht Teil der Frage, sondern nur eine reine aerodynamische Frage, ob ein Hohlraum Auftrieb erzeugen kann.

Sie würden es wahrscheinlich zurück wollen.
Nun, jeder Leichtflugzeugpilot lernt, den Bodeneffekt beim Start (insbesondere bei Gras- und Schmutzstreifen, bei denen Sie die Räder so schnell wie möglich vom Boden abheben und vor dem Klettern im Bodeneffekt beschleunigen) und bei der Landung - der Fackel - zu verwenden. Und diejenigen von uns, die z.B. große trockene Seen praktisch, manchmal zum Spaß. Aber es heißt Bodeneffekt, weil man nahe am Boden sein muss, um es zu nutzen :-)
@jamesqf: Die GE hier ist keine, die für einen Flugzeugstart günstig wäre. In der Automobilindustrie wird der Name für den Venturi-Effekt verwendet, der das Auto bis zum Bitumen (oder was auch immer) ansaugt und einen besseren und kontinuierlicheren Kontakt zwischen den Reifen und der Strecke ermöglicht.
Fünf antworten:
TomMcW
2016-10-21 05:41:38 UTC
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Der reduzierte Druck auf das Auto übt nicht nur eine Abwärtskraft auf das Auto aus, sondern auch eine gleiche Aufwärtskraft auf den Boden. Mythbusters haben eine Episode gemacht, in der sie ein Indy-Auto über ein Mannloch gefahren sind, um zu zeigen, dass es den Schachtdeckel leicht anhebt.

Die Kraft auf den Boden ist irrelevant, weil sie sich nicht bewegt und nicht an der befestigt ist Wagen. Aber in Ihrer Zeichnung passiert dasselbe. Der reduzierte Druck übt eine Aufwärtskraft auf die Unterseite des Kanals und eine gleiche Abwärtskraft auf die Oberseite des Kanals aus. Sie heben sich gegenseitig auf.

Die Mythbusters-Episode zeigte, dass der Auftrieb am Mannloch sehr gering war (zumindest bei einem modernen Indy-Auto, bei dem Bodeneffekte durch Regeln minimiert werden). bei weitem nicht genug, um ein 30-Pfund-Stahlschacht zu heben, und nur gerade genug, um das Plexiglas-Testschacht ohne zusätzliches Gewicht anzuheben. Bei älteren Autos mit vollem Bodeneffekt hatte es wahrscheinlich mehr Wirkung, was wahrscheinlich dazu führte, dass auf Straßenkursen Mannschächte angeschweißt wurden (und dass sichergestellt wurde, dass sie sich unter keinen Umständen eines Autos * bewegten *) über sie rollen).
@KeithS Indycar Aero ist auf Geschwindigkeit und Stabilität ausgelegt, nicht auf Kurvenfahrten. Ein Formel-1-Auto kann gerne einen Schachtdeckel anheben und hat sich in den letzten Jahren vor allem in der Umgebung von Monte Carlo bewährt. Alle Eisenarbeiten auf Straßenkreisen sind aus diesem Grund verschweißt. http://www.skysports.com/f1/news/12517/10294890/jenson-button-hits-dislodged-drain-cover-during-monaco-gp-p1
Dave
2016-10-21 04:04:27 UTC
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Das Problem hierbei ist, dass der Bodeneffekt erfordert, dass es einen anderen Körper gibt, in dem sich das Strömungsprofil in enger Beziehung zu (d. h. dem Boden) befindet.

Der Wiki-Artikel fasst es gut zusammen

Wenn Sie den Boden als Teil des aerodynamischen Systems in verstehen, steht eine erhebliche Menge an Abtrieb zur Verfügung Frage

In einem Tragflächenprofil kann kein Bodeneffekt auftreten und in Bezug auf dieses Tragflächenprofil Auftrieb erzeugen.

In einer allgemeineren Antwort gab es "Flugzeuge" (allgemein als Bodeneffektfahrzeuge bekannt), die den Bodeneffekt und die verringerten Widerstandsvorteile ausnutzten. Im Allgemeinen waren sie nie besonders erfolgreich, da sie aufgrund ihrer betrieblichen Anforderungen ein begrenztes Missionsprofil haben.

enter image description here ( Quelle)

Würde dieses Fahrzeug nicht den genau entgegengesetzten Bodeneffekt verwenden, den der OP erwähnt? Dieses Fahrzeug fängt Luft ein, baut Druck auf und steigt. Er spricht davon, Luft zu evakuieren, den Druck zu senken und zum Boden gezogen zu werden (nun, ein anderer Teil des Flügels ... dem wir zustimmen würden, ist unmöglich. Sie können keinen anderen Teil desselben Fahrzeugs drücken oder ziehen und haben einen Nettoeffekt auf die Kraft.)
Jay, Sie haben Recht, dass das, was er beschreibt, nicht möglich ist. Ich habe lediglich ein "Flugzeug" besprochen, das den Bodeneffekt ausnutzte, der das übergreifende Thema zu sein schien.
@JayCarr Das OP schlägt einen Mechanismus vor, bei dem "der Bodeneffekt eines F1-Autos dem Bodeneffekt eines Flugzeugs entgegengesetzt ist ... das Flugzeug nach oben drückt".
@CodyP Richtig, das OP spricht davon, eine Saugkraft umzukehren, um ein Flugzeug nach oben zu ziehen (was nicht so funktioniert, wie er es beschreibt, aber darum bittet er.) Der Bodeneffekt, den das Flugzeug der Antwort verwendet, wird nicht verwendet der gleiche Mechanismus. Vielmehr fängt es Luft unter Körper und Flügel ein, um Druck aufzubauen. Im Wesentlichen baut einer den Luftdruck auf, der andere verringert ihn.
@Dave Es ist das, was ich mir vorgestellt habe. Ich habe nur den Kommentar hinzugefügt, um der Antwort ein wenig mehr Informationen hinzuzufügen. Keine Straftat beabsichtigt.
@JayCarr Keine Sorge!
David Richerby
2016-10-21 22:28:05 UTC
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Nein, das funktioniert nicht: Es ist direkt analog zu dem Versuch zu fliegen, indem Sie Ihre Schnürsenkel greifen und nach oben ziehen.

Der Bodeneffekt funktioniert für das Auto, da er die Kraft zwischen dem Auto und dem Boden erhöht über das Gewicht des Autos hinaus. Ihr Gerät würde die Kraft zwischen dem oberen Teil des Kanals und dem unteren Teil des Kanals erhöhen. Dies sind jedoch beide Teile des Flugzeugs, sodass keine Nettoeffekte auf das gesamte Flugzeug auftreten.

aeroalias
2016-10-21 04:22:17 UTC
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Einer der Gründe, warum der Auftrieb beim Bodeneffekt erhöht wird, ist der Staudruck, der in Bodennähe eine Aufwärtskraft auf den Flügel / das Flugzeug ausübt. Dies funktioniert nur, wenn sich das Flugzeug relativ zum Boden bewegt . Das Flugzeug übt eine gleiche und entgegengesetzte Kraft auf den Boden aus.

Nun wird dieselbe Kraft auf den unteren Teil des Flugzeugs ausgeübt, so dass der erzeugte Nettolift tatsächlich Null ist.

@ymb1 Sie haben gefragt, ob Sie den Hohlraum in ein Tragflächenprofil verwandeln möchten. dann wäre seine Oberseite die Unterseite der Düse. Wenn dies nicht der Fall ist, fügen Sie eine zusätzliche Düse hinzu.
@ymb1 Der Kommentar enthielt einen Tippfehler. Ich habe es korrigiert :). Die Grundvoraussetzung ist dieselbe - Sie benötigen einen Referenzrahmen, wenn Sie durch Staudruck heben möchten. Betrachten Sie es so - das Fahrzeug mit Bodeneffekt drückt den Boden zum Heben nach unten; In diesem Fall wird der untere Teil des Körpers nach unten gedrückt, wodurch der erzeugte Auftrieb aufgehoben wird.
@ymb1 Für [Bodeneffekt] (http://aviation.stackexchange.com/questions/22640/how-come-the-ground-effect-has-such-a-different-outcome-for-wings-and-cars?noredirect = 1 & lq = 1) benötigen Sie einen stationären Boden, damit er die vom Fahrzeug ausgeübte Kraft „absorbieren“ kann - hier ist dies nicht der Fall.
mins
2016-10-21 20:07:43 UTC
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Kurz : Der Mechanismus bei F1 ist ein Venturi-Rohr. Dieses Rohr und das Prinzip eines Flügels haben Ähnlichkeiten untereinander, aber der wesentliche Unterschied ist das Fehlen einer Abwaschung im Venturi-Rohr. Aufgrund dieser Abwesenheit wird kein Aufzug erstellt.


Details

Die Autowand und der Boden bilden ein Venturi-Rohr. In einem Venturi-Rohr wird der Luftdruck dort reduziert, wo der Abschnitt verengt ist (gemäß Bernoulli-Prinzip):

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Quelle: Wikipedia sup>

Dieser Saugeffekt wirkt sich auch auf einen Vergaser aus (wo er Vereisung verursachen kann, weil die Temperatur im Niederdruckbereich gesenkt wird). oder eine Airbrush:

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Quelle sup>

Es funktioniert in F1 Da mit dem Boden eine Röhre erzeugt wird, neigen die Wände der Röhre dazu, näher zu rücken, so dass das Auto nahe am Boden gehalten wird. Es gibt an sich keinen Auftrieb, die vertikale Luftbewegung (Downwash), die zur Erzeugung des Auftriebs erforderlich ist, wird nicht erzeugt. Also Ihr Konstruktionsprinzip ...

Eine Bauchtür, die sich langsam öffnet und zu einem sich verengenden Hohlraum führt - invertierter Diffusor. Im Wesentlichen erzeugt das gleiche wie das F1 ...

... keinen Auftrieb, da Luftmasse, Geschwindigkeit und Druck am Einlass und am Auslass gleich sind.

Und sobald Sie die Bernoulli / Newton-Effekte so einstellen, dass es zu einer Beschleunigung und einem Downwash kommt, haben Sie einen Flügel erstellt:

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Quelle sup>

In einem Flügel befindet sich irgendwie auch ein Venturi-Rohr: Die obere Wand wird tatsächlich durch die Viskosität und Masse der darüber liegenden Atmosphäre erzeugt Der Flügel außerhalb der Grenzschicht und die untere Wand ist die Flügeloberseite:

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Quelle

Ich bin mir nicht sicher, ob ich Ihrer Erklärung folge, wie die Venturi-Röhre auf F1 angewendet wird (obwohl dies möglicherweise nicht zum Thema gehört, da ich denke, dass ein Venturi das ist, was der OP für das Flugzeug vorschlägt.), Dachte ich bei F1-Autos, die Sie verwendet haben ein Frontsplitter mit einem nachlaufenden Diffusor. Ist es das und ich verstehe es einfach nicht?
@JayCarr: Ich verstehe, dass Venturi-Funktionen (oder "Bodeneffekt") für die F1 seit 1982 verboten sind (es war zu einfach), aber das Bild des [Lotus 79] (http://www.formula1-dictionary.net/ground_effect.html) ) sichtbar in der Frage zeigt zwei grüne Tunnel mit einem verengten Querschnitt in der Mitte, die zufällig der berühmte Lotus venturis aus der alten Zeit sind. Der geringere Druck in der Verengung saugt das Auto "im Bodeneffekt" an. Hast du das nicht verstanden? Besser erklärt [hier] (http://www.f1technical.net/forum/viewtopic.php?t=2996#profile33984).
Ah, nein, ich folge jetzt. Ich dachte an aktuelle Technologie, nicht an Technologie der späten 70er Jahre. Ich vergesse immer wieder all die Techniker, die verboten wurden.
@mins - sehr später Kommentar, aber mehr als der typische Venturi-Effekt ist für die alten F1-Autos beteiligt. Ein "Diffusor" an der Rückseite der Tunnel ist erforderlich. Der Diffusor bietet einen sich ständig erweiternden Weg, in den die Luft in den Tunneln strömen kann, so dass die Luftgeschwindigkeit wieder genau der des Fahrzeugs entspricht. Es gibt einen Niederdruckbereich auf der Rückseite des Autos aufgrund des Luftwiderstands und des vom Flügel nach oben gerichteten Luftstroms und in einigen Fällen des Auspuffs. Der kombinierte Effekt hilft dabei, die Luft durch die Tunnel zu "ziehen", und was auch immer der Staueffekt hilft Luft in die Tunnel drücken.
@mins - ein Flügel wirkt nicht wie ein halbes Venturi. Stattdessen neigt die Luft dazu, einer konvexen Oberfläche zu folgen, um einen Hohlraum auszufüllen, der sonst von der Oberseite des Flügels herausgefegt würde (wenn sich die Strömung löst, füllen Wirbel einen Hohlraum aus). Die Luftströmung muss sich krümmen, wenn sie einer konvexen Oberfläche folgt, und diese Strömungskrümmung besteht neben einem Druckgradienten senkrecht zur Strömung, einem niedrigeren Druck auf der Innenseite der Kurve und einem höheren Druck auf der Außenseite der Kurve. Der niedrigere Druck im Inneren geht auch mit der Beschleunigung der Luft in Strömungsrichtung einher.


Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 3.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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