Hvordan skabes lift til at få flyet til at lette?

Q: Hvordan skabes lift til at få flyet til at lette? Skal man altid lette i modvind?

A: Tak for dit spørgsmål – det du spørger om,  falder ind under “performance kategorien” som hurtigt kan blive lidt langhåret, men jeg vil bestræbe mig på at besvare dit spørgsmål uden at det bliver al for teknisk.

Modvind hen over vingerne skaber opdrift (lift). Derfor skal man som udgangspunkt altid lette og lande et fly mod vinden. Et fly kan godt lette og lande i medvind, men det skaber en højere ground speed for flyet og man skal derfor bruge længere distance. Der kan være begrænsninger så som “max brake energy” og “max tire speed” som selvom banen skulle være lang nok, vil begrænse flyet. De fleste fly kan dog (igen hvis banen er lang nok) lette og lande i 10 knobs medvind uden de store problemer. Det er mere ofte sidevinden som er et problem.

Vejret er en faktor vi ikke har nogen indflydelse på og det eneste vi kan gøre for at minimere sidevinden er at have baner i forskellige retninger. Det koster naturligvis penge og der kan være begrænsninger (miljø) der gør at lufthavnen ikke får lov til dette. I København har man dog flere bane retninger og tilmed parallelle baner.  De to lange baner du kan se er bane 04/ 22 venstre og højre og den bane der krydser er bane 12/ 30.

Med hensyn til “lift” så vil jeg forsøge at uddybe hvordan den skabes. Langt de fleste (normale) fly er afhængige af at have en stor vinge. En stor vinge er dog ikke særlig praktisk når man skal flyve stærkt – så derfor har man anordninger “slats, slots og flaps” (der findes i mange udgaver).

Flaps bruges af de fleste fly i let omfang ved start og i stor omfang ved landing. Flaps er med til at gøre vingen “større” og ændrer derudover på vingens profil således at man ved lav hastighed får en øget opdrift. Det smarte ved flaps er at man kan trække dem ind i vingen igen, hvilket man er interesseret i når flyet skal flyve ved høj hastighed.

Når man taler om lift er det svært and undgå at nævne “bernoulli’s princip”. Princippet  er opkaldt efter den schweiziske videnskabsmand Daniel Bernoulli, som fastslog, at hvis den samlede energi i en given luftmasse i følge loven om energiens bevarelse skal være konstant, så vil luftmassen udøve et lavere tryk på omgivelserne hvis den er i bevægelse end hvis den står stille.

Men hvad betyder det i menneske sprog? Lad os prøve at se på et billede – billedet viser at trykket falder der hvor luftstrømmen er hurtig – men hvorfor?

Bernoulli’s princip taler om at “energi’en” er konstant. Nu bliver det en anelse teknisk men jeg håber du følger med!

Her følger selve formlen og jeg vil forsøge at tage det skridt for skridt.

Etotal er den “energi” som Bernoulli taler om er konstant. Energien afhænger af en række faktorer.

“p” er trykket, “v” er rumfanget, “m” er massen og “f” er farten.

Hvis vi for nemheds skyld simplificerer dette lidt og tillader os at sige at:

Energi = tryk + fart og husker på at enegien (i følge Bernoullis princip) er konstant. Lad os sætte nogle tal på.

10= 5+5 – hvis vi øger den ene må den anden falde for at gøre ligningen sand – korrekt? Det vil med andre ord sige at hvis nu farten øges fra “5” til “8” så må den anden værdi blive “2”. Så hvis farten stiger, må trykket falde. Lyder det logisk, men er du alligevel ikke overbevist? Helt okay.

Prøv at tage to stykker A4 papir og hold dem op som vist på billedet… Dernæst skal du blæse ned imellem de to stykker papirer – men inden gør dette – så tøv lige. Hvad siger din logik dig at der vil ske? Når du frem til at de to stykker papir højst tænkeligt vil blive skubbet fra hinanden er du kommet frem til hvad de fleste vil sige. Prøv nu at puste.

Overrasket? Hvorfor skete dette?

Da luften ikke har noget sted at forsvinde og farten stiger (du puster) så må trykket (i følge Bernoulli’s princip) falde, hvilket får papiret til at blive suget ind.

Lad os se på hvorledes en fly vinge typisk er designet:

En flyvinge på et passagerfly er derfor konstrueret således at oversiden er mere kurvet og undersiden mindre kurvet. Dette bevirker at vinden på oversiden bevæger sig hurtigere da den skal over et større areal, hvorimod vinden på undersiden ikke markant ændrer sin fart. Ved at luften bliver accelereret over vingen falder trykket og derved suges vingen (og dermed flyet) opad.

Det var meget basalt om opdrift. Der findes flere andre faktorer der spiller en vigtig rolle og herunder har jeg indsat “formlen for lift”

Ved at anvende flaps kan man opnå en højere værdi for “CL” (vi ændrer vingens profil) . De 1/2p er ikke noget vi har kontrol over da det afhænger af vejret. Hastigheden “V^2” bidrager vi ved at bruge flyets motorer og “S” (vingens areal) øger vi ved at anvende flaps.

Udfordringen består ofte i at bygge et passagerfly der kan komme i luften/ lande ved at bruge kort distance, uden at producere ret megen støj og samtidig kunne opnå en høj rejsehastighed med et lavt brændstof forbrug. Fly producenterne bliver stadig dygtigere til at designe fly og den seneste Boeing B787 (nickname dreamliner) er seneste eksempel fra Boeing.

“Queen of the sky” -Jumbo jetten (B747) har været i service siden 1968 og selvom den har været igennem mange forbedringer (primært motor opgraderinger og udbygget kabine kapacitet) så har den altid været en imponerende manifestation når det kommer til fly. At se dette fly rulle ned af startbanen og gå i luften er utroligt. Uden load om bord vejer flyet omkring (alt efter udgave) 250 tons og dens maksimale vægt ved start er et godt stykke over 400 tons (igen alt efter udgave).  En super effektiv vinge er en af nøglerne til succes og jeg vil afslutte dette indlæg med et link. På linket ser vi en B747 der holder parkeret. Vinden blæser med en hastighed på over 100 km/t og flyets vinge producerer opdrift selvom flyet holder stille. Det er værd at bemærke at flyet på klippet har fået fjernet motorerne – hvilket medvirker at flyets balancepunkt er flyttet længere tilbage end normalt – men stadig væk… I København er al ground handling forbudt når vinden kommer over 55 knob og de fleste fly kan ikke lande når krydsvinden kommer over 35 knob – så vejret er absolut også en imponerende størrelse man som pilot skal have respekt for.

På vegne af spørg piloten og med venlig hilsen

Per

Kommentarer

kommentarer