قبلا یک مروری داشتیم؛ (اینجا) رو ببینید حتما

خب این بار ما یک مسیر رفت داریم و یک مسیر برگشت که باید جوری محاسبه بشه که مسافتشون با هم یکسان باشه اما نکته اینجاست که جنگنده پس از طی شعاع رزمی، با جدایش محموله درگ ایندکس و وزن کل رو کاهش میده پس باید در دو مرحله حساب کنیم.

سوخت مرحله رفت رو 23000 پوند گرفتم در نتیجه داریم :
37500 + 1000 + 11500 + 8000 + 12500 = 70000 lb
به ترتیب وزن جنگنده با CFT + پاد ها + نصف سوخت 23000 پوندی مصرفی + 4 بمب 2000 پوندی + محموله ی 12500 پوند باقی مانده ی سوخت که باید مثل سلاح حمل بشه تا برای فاز برگشت استفاده بشه

حالا با توجه به درگ ایندکس و وزن جنگنده به عدد 0.045 مصرف سوخت ویژه میرسیم و ضرب در میزان سوخت این مرحله یعنی 23000 پوند، چیزی حدود 1030nmi برد خواهیم داشت برای مرحله ی رفت

برای مرحله برگشت :
37500 + 6250 fuel + 1000 pod

یعنی 12500/2
و البته درگ ایندکس کاهش یافته
در نتیجه ضریب مصرف سوخت ویژه مطابق تصویر در مرحله برگشت با رنگ آبی نشون داده شده میشه 0.085 یعنی برد برگشت 1060nmi هست

برد رفت و برگشت یکسان ، پس شعاع رزمی جنگنده در این لود 1800km+ هست.
👉@Hadi_Notes✍

خب واسه فالکن هم مشابه هست ...
22000 پوند وزن خشک جت با پاد و CFT ...

در کل با دو مخزن 370 گالنی با هر یک 2400 پوند سوخت به همراه 7000 پوند سوخت داخلی و 3000 پوند ظرفیت CFT، در مجموع 14800 پوند سوخت حمل میشود

برای فاز رفت 9000 پوند سوخت در نظر بگیریم یعنی 4500 پوند رو باید حساب کنیم ...
22000 + 4500fuel + 4000weapon + 5800(سوخت رزرو مرحله بعد)
میشه در مجموع 36500~ پوند ...
درگ ایندکس محاسبه شده و سپس ضریب مصرف سوخت ویژه 0.12 یعنی شعاع رزمی 1080nmi به دست می‌آید

برای فاز برگشت هم 5800 پوند سوخت و دوباره همون محاسبه یعنی
22000 + 2900 = 25000lb

ضریب مصرف سوخت ویژه برای خط برگشت یا آبی رنگ : 0.187 یعنی فاز برگشت مسافت 1084nmi داره ...

برابری برد رفت و برگشت و در نتیجه اعلام شعاع رزمی جنگنده با لود 2 بمب 2000 پوندی ...

به همین شکل میتونید برای مخازن 600 گالن و اضافه شدن مخزن سنتر لاین 300 گالنی محاسبه کنید .

اگر سوالی هست در بخش کامنت یا پی وی در خدمتم .
👉@Hadi_Notes✍

📝 موضوع : آشنایی بیشتر با چگونگی واماندگی یا استال در هواپیما

جدایش لایه مرزی (BL) عامل اصلی بروز استال (Stall)

پیش از جدایش لایه مرزی لمینار و تبدیل شدن لایه مرزی به توربولانس، مرحله ای به نام انتقال یا transition وجود دارد.
انواع transition در لایه ی مرزی :

natural transition (طبیعی)
by pass transition (ناگهانی‌)

انتقال طبیعی زمانی رخ میدهد که توربولانس های جریان ازاد کمتر از 1 درصد باشد. انتقال طبیعی با تولید موج های ضعیف ناپایدار کننده TS یا Tollmien-Schlichting wave در جریان لمینار شروع میشود. این موج های دو بعدی همانطور که در سمت چپ تصویر (Region 1) مشخص هستند بصورت خطوط صاف بوده و در عرض (span wise) مجرا تغییری نکرده اند لذا این امواج پایدار هستند.

اما با رفتن به سمت راست ، بعلت ویسکوزیته شدت این امواج رفته رفته افزایش یافته تا به ناحیه دو (Region 2) میرسیم؛ چیزی مشابه به امواج (kelvin -helmholts) و در نهایت شدت این امواج انقدر زیاد میشود که ناپایدار شده و شکسته میشوند و حالت موج گونه و 2 بعدی خود را از دست میدهند (break down) و تبدیل به امواج 3 بعدی ‌و ناپایدار V شکل شوند.
👉@Hadi_Notes✍

در نهایت امواج 3 بعدی با رفتن به سمت راست (پایین دست) تبدیل به نقاط توربولانسی میشوند ( turbulent spots). نقاط توربولانسی نقطه آغاز تشکیل توربولانس ها در لایه مرزی هستند. علی رغم اینکه در نقاط توربولانسی (streak ها) رگه هایی از جریان لمینار وجود دارد اما بخش اعظم این نقاط را توربولانس تشکیل میدهد. توربولانس های تولید شده توسط این نقاط با پیشروی در طول (stream wise) و عرض (span wise) در نهایت باهم ترکیب شده و لایه مرزی از لمینار به توربولانس تبدیل میشود.

حال اگر توربولانس های جریاد ازاد بیشتر از 1 درصد باشد و یا عامل خارجی دیگری مانند تکانه های سطح ، امواج صوتی و شوک ، توربولانس های پشت بال وجود داشته باشد ، آنگاه امواج TS تشکیل نخواهد شد و عملا 3 ناپایداری اول (از Region 1 تا Region 3) بوجود نخواهد آمد و مستقیما نقاط توربولانسی بوجود می آیند. به این حالت از توربولانس شدن لایه مرزی ، انتقال ناگهانی یا by pass transition گفته میشود.

انتقال ناگهانی در رینولدز های بالا و توربولانس های بیش از 1 درصد و انتقال طبیعی در توربولانس های کمتر از 1 درصد و رینولدزهای بالا رخ میدهد.
👉@Hadi_Notes✍

لایه مرزی بعلت لزج بودن باعث القا سرعت زاویه ای به المان های جریان شده و کرل سرعت را مخالف صفر میکند لذا در لایه مرزی ، المان های جریان علاوه بر حرکت انتقالی ، دارای حرکت چرخشی یا زاویه ای نیز هستند و باعث تولید ورتیسیتی (vorticity) میشوند. انتشار یا diffusion ورتسیتی ها بعلت اتلاف لزجت صورت گرفته در لایه مرزی (نتیجتا تولید گرما) باعث افزایش ضخامت لایه مرزی میشود. مقدار ورتسیتی ها در طول لایه مرزی باهم برابر بوده و تنها پراکندگی این ورتسیتی ها در نقاط مختلف با یکدیگر برابر است. طبق طعوری استوکس و سرکیولیشن ، میتوان ثابت کرد وقتی سرعت جریان ازاد یکسان باشد انگاه ورتسیتی ها برای هر دو جریان لمینار و توربولانس یکسان هستند با این تفاوت که بخش اعظم و پر سرعت ورتسیتی ها در لایه مرزی توربولانس نزدیک به سطح بود ولی در لایه مرزی لمینار عکس این حالت وجود دارد. لذا لایه مرزی توربولانس مقاومت بیشتری در برابر گرادیان های فشار و ویسکوزیته از خود نشان میدهد و جدایش جریان (تشکیل حباب جدایش) را به تاخیر میندازد.

فرایند در لایه مرزی از نوع برگشت ناپذیر و نان آیزنتروپیک (افزایش انتروپی) است.
👉@Hadi_Notes✍

در ادامه :

اما در لایه مرزی توربولانس، همچنان یک لایه ی بسیار نازک لمینار وجود دارد که به آن viscous sub layer میگوییم. علی رغم مومنتوم زیاد ورتسیتی ها در لایه مرزی توربولانس (سرعت بالا در لایه مرزی توربولانس) اما بخشی از جریان توربولانسی که نزدیک به سطح حرکت میکند تحت تاثیر تنش برشی (اصطکاک) قرار گرفته و سرعت این لایه بسیار کاهش پیدا میکند و باعث کاهش رینولدز و لمینار شدن جریان میشود . کاهش رینولدز به معنای افزایش لزجت یا ویسکوزیته خواهد بود به همین خاطر به این لایه نازک لمینار ، viscous sub layer گفته میشود یعنی لایه ای که در آن اثرات لزجت برجسته خواهد بود.

علی رغم یونیفرم بودن بخش اعظمی از توزیع سرعت در جریان توربولانسی و تشابه به توزیع سرعت جریان آزاد(نتیجتا کم بودن گرادیان های سرعت در جریان توربولانسی) ، اما در نزدیکی سطح بعلت وجود sub layer لمینار ، عملا گرادیان سرعت بسیار خواهد بود. در این زیر لایه ، به علت افزایش لزجت ، تنش برشی افزایش خواهد یافت.
👉@Hadi_Notes✍

بعد از sub layer به buffer layer یا buffer zone میرسیم که مرز بین زیر لایه لمینار و توربولانس است. علی رغم وجود گرادیان های سرعت زیاد در این لایه اما بخش زیادی از این لایه را جریانات توربولانسی تشکیل میدهد.

زیر لایه لمینار و buffer زمانی بوجود می آیند که سطح صاف باشد و یا اگر برآمدگی یا زبری روی سطح وجود داشته باشد، ارتفاع این برآمدگی کمتر از ضخامت زیر لایه لمینار باشد اما اگر ارتفاع برآمدگی یا زبری بیشتر از ضخامت زیر لایه باشد آنگاه زیر لایه و لایه buffer به وجود نخواهد آمد و جریان تماما توربولانس خواهد بود( مشابه به by pass transition) . و در اخر بعد از لایه buffer ، جریان کاملا توربولانس میشود.
👉@Hadi_Notes✍

از انجایی که sub layer بعلت کاهش سرعت و در نتیجتا کاهش رینولدز و افزایش لزجت بوجود امده لذا در این زیر لایه ، لزجت جریان اهمیت دارد و نه چگالی جریان ( به رابطه رینولدز مراجعه شود) و در جریان توربولانسی که در رینولدزهای بالا رخ میدهد، چگالی جریان اهمیت دارد و نه لزجت جریان.

بنابراین ضخامت این زیر لایه با لزجت دینامیک p (و یا کینماتیک v) رابطه مستقیم و با سرعت رابطه عکس دارد. با افزایش سرعت و در نتیجه افزایش رینولدز جریان ازاد ، جریان ازاد به جریان پتانسیل (غیر لزج، غیر چرخشی و غیر تراکم پذیر) نزدیک تر شده و ضخامت لایه مرزی و زیر لایه لمینار کاهش پیدا میکند. با کاهش ضخامت لایه مرزی ، گرادیان های سرعت در لایه مرزی کاهش و توزیع سرعت در لایه مرزی به توزیع سرعت جریان ازاد نزدیک تر میشود.
👉@Hadi_Notes✍

بصورت کلی میتوان گفت که اگر منحنی بسته ای را حول ضخامت لایه مرزی در نظر بگیریم و سرکیولیشن ( گامای بزرگ) را حول این منحنی حساب کنیم به این نتیجه میرسیم که بعلت یکسان بودن سرعت جریان آزاد ، میزان ورتیسیتی در طول سطح و طول لایه مرزی(نقاط 1 و 2) ثابت خواهد بود اما بعلت توزیع متفاوت این ورتیسیتی ها در طول سطح ، لایه مرزی ضخامت های بیشتری را در طول سطح تجربه میکند.

تفاوت ورتسیتی و ورتکس (گرداب) پیشتر گفته شده

اما بعلت گرادیان های سرعت درون لایه مرزی یعنی از سرعت صفر روی سطح ( no slip condition) تا رسیدن به سرعت جریان ازاد ( 99 درصد سرعت جریان ازاد که در موارد کاربردی 95 درصد سرعت جریان ازاد برای ضخامت لایه مرزی تعریف میشود) ، المان های جریان دچار تنش برشی و دفورمیشن میشوند یعنی علی رغم حرکت المان ها در طول جریان ( حرکت انتقالی) ، خود المان ها به دور خود میچرخند ( حرکت چرحشی) و باعث چرخشی شدن rotational جریان میشوند(کرل سرعت مخالف صفر).
👉@Hadi_Notes✍

با تولید ورتسیتی درون لایه مرزی، میزان ورتسیتی ها یکسان اما توزیع آنها متفاوت خواهد بود. بعنوان مثال اگر 10 ورتسیتی در نقطه 1 داشته باشیم؛ این 10 ورتسیتی بصورت متراکم در نقطه 1 حضور دارند اما با رفتن به نقطه 2، همان 10 ورتسیتی را داریم اما دیگر متراکم نبوده و پراکنده (diffusion) شده اند. این پراکندگی ورتسیتی ها (molecular diffusion) باعث میشود تا ضخامت لایه مرزی در طول سطح افزایش پیدا کند. از انجایی که ضخامت لایه مرزی با رینولدز رابطه عکس دارد بنابراین با اتلاف ویسکوزیته درون لایه مرزی و افزایش دما در این لایه، طبق رابطه ساترلند که در گازها با افزایش دما لزجت نیز افزایش میابد (در مایعات برعکس)، افزایش لزجت باعث کاهش رینولدز و افزایش ضخامت لایه مرزی میشود یا به تعبیر دیگر با افزایش دما میزان پراکندگی یا diffusion ورتسیتی ها افزایش میابد (دلیل اصلی افزایش ضخامت لایه مرزی). میزان ورتسیتی ها برای لایه مرزی لمینار و توربولانس نیز باهم برابر است چراکه سرعت جریان ازاد برای هر دو لایه یکسان است اما تفاوت هایی وجود دارد ...
👉@Hadi_Notes✍

در لایه مرزی توربولانس بعلت زیاد بودن u/y (u∆ به y∆) لذا طبق رابطه تنش برشی، میزان درگ اصطکاکی برای لایه توربولانس بیشتر از لمینار خواهد بود. در لایه توربولانس بعلت حرکات رندوم و 3 بعدی ورتسیتی ها، جریان پر سرعت (مومنتوم بالا) در نزدیکی سطح و جریان کم سرعت دور از سطح قرار میگیرد لذا جریان توربولانس مقاومت بیشتری در برابر گرادیان فشار مثبت و لزجت (بعنوان دو عامل مکمل و اصلی جدایش لایه مرزی) از خود نشان میدهد و جدایش را به تاخیر می اندازد.

بعنوان نکته ی پایانی با افزایش رینولدز و نزدیک شدن جریان به جریان پتانسیل، ضریب درگ اصطکاکی برای هر دو لایه لمینار و توربولانس کاهش پیدا میکند.

نکته : افزایش دما در سرعت های زیر صوت ، باعث جدایش زودهنگام لایه مرزی و کاهش زاویه حمله بحرانی (استال) میشود درحالیکه این اثر در سرعت های هایپرسونیک کاملا برعکس خواهد بود!
غیر از نحوه ی اثر گذاری دما در افزایش ضخامت لایه مرزی، به علت اینکه با افزایش دما، چگالی کاهش میابد، لذا برای عبور دادن جریان(دبی جرمی) از داخل لایه مرزی برای چگالی کاهش یافته و انجام معادله پیوستگی (معادله بقاء جرم)، ضخامت لایه مرزی افزایش میابد.
👉@Hadi_Notes✍

توضیحات قبل رو گفتیم تا بیشتر با مفاهیم مرتبط با زاویه حمله و فرایند جدا شدن لایه مرزی و استال آشنا بشیم .

و الان ، وقتشه سری به میلیتاری بزنیم و به اهمیت و تأثیرگذاری زاویه حمله نگاهی داشته باشیم

روابط تاثیر زاویه حمله در لیفت در اینجا

به عنوان پیش فرضی که قبلا توضیح داده شده در اینجا موارد زیر رو میدونیم:

- در چرخش پایدار لیفت کل بیشتر بهتره چون باعث افزایش لود فاکتور یا کوچک تر شدن دایره چرخش و با افزایش نرخ چرخش در واقع باعث چرخشی سریع تر میشه
- چرخش وابسته به لیفت و لیفت وابسته به زاویه حمله هست و این زاویه حمله باید بهینه باشه یعنی چی: یعنی زاویه حمله ای که در اون بیشترین لیفت ممکن رو داریم به شکل پایدار که طبیعتا وابسته به سرعت و توان پیشران هست.

چرا؟

اگر زاویه حمله بیشتر از حدِ بهینه بشه ولی کمتر از زاویه حمله بحرانی و در واقع جایی که هنوز لایه مرزی جدا نشده و وارد استال نشدیم ، لیفت زیاد میشه اما به همین شکل با افزایش درگ سرعت کم میشه (رانش ثابت همراه در حد اکثر کافی نیست) و با کاهش سرعت لیفت کل هم کم میشه...

اگر استال بشه هم که دیگه هیچی

پس زاویه حمله بهینه به شکل پایدار کجاست؟
👉@Hadi_Notes✍

زاویه حمله بهینه برای مانور پذیری در یک چرخش پایدار زمانی حاصل میشود که بیشترین لیفت کل رو داشته باشیم البته در سرعت پایدار و ثابت و اگر این مفهوم رو گسترش بدیم و چرخش برتر رو با نرخ چرخش بیشتر (در نظر گرفتن زمان و شعاع چرخش با هم) و نرخ چرخش رو با لود فاکتور مرتبط بدونیم ، میتوان گفت هر جنگنده ای با عملکرد آیرودینامیکی تعریف شده ، دارای سرعت و ارتفاع پرواز و در این جا زاویه حمله بهینه ای (حداکثر لیفت پایدار) هست (پیشران نیز با حداکثر توان) که در آن چرخش پایدار دارای بیشترین نرخ چرخش و یا بیشترین لود فاکتور هست

این یعنی مانور پذیری مبتنی بر چرخش در این حالت maximum هست .

خب حالا این مفهوم رو باید با یک تصویر نشون بدیم که تصویر بالا نشون میده !

جنگنده در هر ارتفاعی دارای سرعت خاصی هست که با افزایش یا کاهش اون سرعت نرخ چرخش و لود فاکتور کاهش پیدا می‌کنه . (در هر سرعت زاویه حمله بهینه تصور شده بر اساس سرعت و ارتفاع پرواز)

نکته دیگر این که بر اساس ارتباط لیفت با چگالی و دیگر موارد ، به طور کلی مانور پذیری در ارتفاع پایین بیشتر می‌شود .
👉@Hadi_Notes✍