Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 20. 20 maj 1952 - Aerodynamiska problem vid konstruktion av överljudsflygplan, av Hans Olof Palme
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
20 maj 1952
469
Aerodynamiska problem
vid konstruktion av överljudflygplan
Civilingenjör Hans Olo f Palme, Linköping
Dagens jaktflygplan — det amerikanska F 86,
det ryska MiG 15 eller vårt svenska J 29 — når
hastigheter strax under ljudets (på markhöjd
ca 1 225 km/h) och höjder upp mot 15 km.
Bombflygplanen ligger icke långt efter i
prestanda. Man kan därför förvänta att kraven på
kommande jaktflygplan inom få år blir att de skall
kunna nå hastigheter över ljudets och höjder av
18 km eller mer. Att uppfylla dessa krav anses
väl numera icke omöjligt.
De motorer som kan beräknas stå till
förfogande torde bli av sedvanlig reaktionsmotortyp och
försedda med efterbrännkammare. Med de
dragkrafter man här kan hoppas på blir möjlig
maximal överljudfart förhållandevis låg, omkring
1,5 gånger ljudhastigheten. Så länge
bombflygplanen flyger med underljudfart får väl detta
dock anses tillfyllest. Motorernas höga
bränsleförbrukning vid fullt pådrag torde vidare komma
att begränsa utnyttjandet av överljudfarten till
enbart anfallsmanövrar. Normalt flygtillstånd för
större delen av aktionstiden kan således förväntas
alltjämt vara underljudfart. De krav som sålunda
uppställes är ur aerodynamisk synpunkt mycket
stora. Manöverduglig flygning fordras från
start-och landningsfarten upp till högsta möjliga
överljudfart, dvs. inom tre fartområden med
sinsemellan olikartade och ofta svårbestämda
aerodynamiska egenskaper. Som bekant ändras
lagarna för luftens strömning i grunden vid
överskridandet av ljudhastigheten och kring denna
hastighet uppträder säregna strömningsfenomen,
vilkas förlopp ännu är oklara, bl.a. beroende på
svårigheter att vid dessa farter utföra
experimentella undersökningar. Härav framgår även
varför hastigheten i aerodynamiska sammanhang
oftast definieras av Machtalet M, som anger
förhållandet mellan verklig hastighet och
ljudhastigheten på den höjd där flygplanet flyger.
Grundläggande aerodynamik
Ett flygplan påverkas under flygning av krafter
från den luft det flyger genom. Viktigast är här
den lyftkraft, som bär upp flygplanet,
motståndet, som måste upphävas av dragkraften från
flygplanets motor, samt momenten kring flyg-
533.6.011.5
planets tyngdpunkt, vilka måste vara noll för
jämvikt och återförande för stabilitet vid
störningar ur jämviktsläget.
Så länge flyghastigheterna är små, kan man
beräkna luftkrafterna på flygplanet under
antagande av att luftens täthet är konstant inom
alla delar av den omströmmande luften. Sådan
strömning kallas inkompressibel och
kännetecknas av att luftkrafterna ökar med kvadraten på
flyghastigheten v. Ställes krafterna dessutom i
relation till vingens area S kan man härleda
de välkända aerodynamiska koefficienterna; för
motståndskoefficienten CD gäller exempelvis, vid
tätheten q
2
Motståndet = . CD S (1)
När flyghastigheten blir större kan luftens
täthet ej längre anses konstant. Strömningen blir
kompressibel och luftkrafterna beror av
hastigheten på annat sätt än enligt den enkla
kvadratiska lagen. Brukligt är dock att bibehålla
definitionen på luftkraftskoefficienterna. Dessas
storlek kommer därför att ändras med
hastigheten.
Man har emellertid funnit att det ej är
hastigheten i sig själv som påverkar
luftkraftskoeffi-cienternas storlek utan det ovan definierade
Mach-talet
M = — (2)
a
där v är flyghastigheten och a ljudhastigheten.
Ljudhastigheten har i detta sammanhang
betydelse, icke därför att det är den hastighet med
vilken ljudet fortplantar sig i luft, utan såsom
spridningshastigheten för en tryckstörning.
När flyghastigheten eller den lokala hastigheten
någonstans kring flygplanet uppnår
ljudhastigheten kan de tryckstörningar som flygplanet
sänder ut icke längre spridas — störningarna
och flygplanet har ju samma hastighet — utan
de lagrar sig på varandra till en
kompressionsstöt. Denna kännetecknas av att luftens
hastighet plötsligt minskar, medan täthet och tryck
ökar. Samtidigt uppstår energiförluster, som
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
