FOGLALKOZÁSI TERV. Tanítási hetek száma: 14 A tantárgy kredit értéke: 3

Átírás

1 NYÍREGYHÁZI EGYETEM Műszaki és Agrártudományi Intézet Közlekedéstudományi és Infotechnológiai Tanszék Tantárgy: Repüléselmélet 2016/2017. tanév 1. félév Közlekedésmérnök szak II. évf. FOGLALKOZÁSI TERV Tanítási hetek száma: 14 A tantárgy kredit értéke: 3 Előadás: heti 4 óra, félévi: 56 óra Gyakorlat: heti 2 óra, félévi 28 óra Előadó: Szelestey Gyula Gyak. vez.: Szelestey Gyula. Számonkérés formája: kollokvium Zárthelyi dolgozatok száma: 3 megírásának időpontja: 40, 45 és 49. hét Alkalmazástechnikai feladatok száma: 1 beadási határideje: 48. hét Kötelező és ajánlott szakirodalmak: Principles of Flight OXFORD Aviation Training 2001 Szelestey Gyula: Aeromechanika I. GATE MFK Nyíregyháza Szelestey Gyula: Repüléselmélet kézirat, elektronikus jegyzet 2013 A szorgalmi időszak követelményei: A hallgatók munkájának értékelése az alábbi pontrendszer alapján történik. Foglalkozásokon a jelenlét, fegyelmezett viselkedés és aktív munkavégzés a Tanulmányi és Vizsgaszabályzat szerint. Alkalmazástechnikai feladattal szerezhető Zárthelyi dolgozat 1. szerezhető Zárthelyi dolgozat 2. szerezhető Zárthelyi dolgozat 3. szerezhető Kollokvium A maximálisan elérhető pontszám 14 p 12 p 12 p 12 p 50 p 100 p Részfeladatonként min 50 %-os teljesítmény elérése kötelező a vizsgára bocsátáshoz! Nyíregyháza, szeptember 01. Szelestey Gyula tantárgyfelelős Dr. Sikolya László tanszékvezető 1/11

2 38. HÉT/ 1. foglalkozás 3 óra FIZIKA ÖSSZEFOGLALÓ, HIDROSZTATIKA SZUBSZÓNIKUS AERODINAMIKA Alapelvek, törvények és meghatározások Törvények és meghatározások -Mértékegységek -Newton törvényei -Ideális gáz egyenletek -Impulzus egyenlet -Kontinuitás egyenlete -Bernoulli tétele -Statikus nyomás -Dinamikus nyomás -Viszkozitás -Sűrűség -IAS, CAS, EAS, TAS, Mach-szám Áramlástani alapismeretek -Stacionárius áramlás -Nem-stacionárius áramlás -Áramvonal -Áramcső -Kétdimenziós áramlás -Háromdimenziós áramlás 38. HÉT/ 2. foglalkozás 3 óra Aerodinamikai erők felületen -Eredő légerő -Felhajtóerő -Ellenállás -Állásszög -Erők és egyensúlyi helyzet emelkedés, vízszintes repülés, süllyedés és forduló alatt A profil alakja -Viszonylagos vastagság -Húr(vonal) -Kontúrvonal -Orrsugár -Íveltség -Támadási szög -Beállítási szög A szárny alakja -Terjedtség (fesztáv) -Karcsúság -Szárnytő húr -Szárnyvég húr -Szárny felülnézeti alak -A szárnyfelület -Közepes aerodinamikai húr (MAC) 39. HÉT/ 1. foglalkozás 3 óra Kétdimenziós áramlás egy profil körül Áramlási kép Torló pont (0 sebesség, az áramlás szétválik) Nyomáseloszlás Nyomásközéppont C mac Felhajtóerő és leáramlás Ellenállás és örvénytér (az impulzus megszűnése) Az állásszög hatása 2/11

3 Az áramlás leszakadása nagy állásszögeken Felhajtóerő az állásszög függvényében A légerőtényezők A felhajtóerő (lift - L) tényező: C L -A felhajtóerő képlete -C L - α diagram -C LMAX és α -A C LMAX, α CRIT, α STALL normál értékei és a C L /állásszög görbe 39. HÉT/ 2. foglalkozás 3 óra A légellenállás tényező: C D -Az ellenállás képlete -Nulla felhajtóerő ellenállás -Felhajtóerő által indukált ellenállás -C D - α diagram -C L C D diagram, a profil polárisa -C L C D viszonyszám -A C L C D viszonyszám normál értékei Háromdimenziós áramlás a repülőgép körül Áramvonalkép rendszer -A fesztáv irányú áramlás és következményei -Szárnyvég örvények és helyi α -Az örvények és a támadási szög -Fel és leáramlásokból szárnyvég örvény -Fesztáv irányú felhajtóerő eloszlás -Örvény turbulencia a repülőgép mögött (a jelenség okai, eloszlás, élettartam) 40. HÉT/ 1. foglalkozás 3 óra Indukált ellenállás -A szárnyvég örvények hatása a támadási szögre -Az indukált helyi α -Az indukált támadási szög hatása a felhajtóerő vektorra -Indukált ellenállás és sebesség -Indukált ellenállás és a szárny karcsúsága -Indukált ellenállás és a szárny alaprajza -Indukált ellenállási tényező -Indukált ellenállási tényező és a támadási szög -Az indukált ellenállás hatása a C L - α diagramra -Az indukált ellenállás hatása a C L C D diagramra -A repülőgép polárisa, felhajtóerő ellenállás viszony -A parabolikus repülőgép poláris diagramon és képletben -A síkmetszet hatása -Szárnyvég lapok (winglets) -Szárnyvég tartályok -Szárnyfesztáv irányú terhelés -A szárny elcsavarás hatása -A szárnyíveltség változtatásának hatása 40. HÉT/ 2. foglalkozás 3 óra A teljes ellenállás A káros ellenállás -Profilellenállás -Interferencia ellenállás -Súrlódási ellenállás A profilellenállás és a sebesség Az indukált ellenállás és a sebesség A teljes ellenállás 3/11

4 A teljes ellenállás és a sebesség Minimális ellenállás Az ellenállás sebesség diagram A földhatás (párnahatás) Hatása az indukált ellenállás (C DI ) tényezőrere Hatása az α CRIT értékére Hatása a C L értékére Hatása a repülőgép felszálló és leszálló jellemzőire Összefüggés a felhajtóerő tényező és a konstans felhajtóerő sebessége között Képletben kifejezve Diagramon ábrázolva 41. HÉT/ 1. foglalkozás 3 óra Az átesés Az áramlás leszakadása növekvő állásszögeken -A határréteg -Lamináris határréteg -Turbulens határréteg -Átmeneti határréteg -Leválási pont -Az állásszög hatása -A leválás hatása -A nyomás eloszlásra -A nyomásközéppont helyzetére -A C L tényezőre -A C D tényezőre -A bólintó nyomatékra -A vízszintes vezérsík leáramlására -A vibráció (buffet -- oszcilláció) -A kormányszervek használata 41. HÉT/ 2. foglalkozás 3 óra Az átesési sebesség -A felhajtóerő képlet szerint -1 g átesési sebesség -FAA definíció szerinti átesési sebesség -Az alábbiak hatása az átesési sebességre: -Súlypont -Teljesítmény beállítás -Magasság (műszer szerint) -Felületi terhelés (W/S) -Terhelési tényező (n) -Fordulók -Erők Kiinduló átesés fesztávolság irányába -A szárnyalaprajz hatás -Aerodinamikai elcsavarás -Geometriai elcsavarás -A csűrők használata -Áramlásterelő lapok (profil irányú), örvényterelők, belépőél lépcsőzés és vortex generátorok hatása Átesésre figyelmeztető jelek, jelzések -Az átesés-figyelmeztető jelzés fontossága -Sebesség határérték -Vibráció megjelenése -Átesés-jelző szalag -Flapper kapcsoló -Kritikus állásszög jelző műszer (AOA Angle of Attak) -AOA vevő -Kormányoszlop rázás (stick shaker) -Kivétel átesésből 4/11

5 42. HÉT/ 1. foglalkozás 3 óra 1.ZÁRTHELYI DOLGOZAT Az átesés különleges jelenségei -Átesés teljesítménnyel -Emelkedő és süllyedő fordulóban -Hátranyilazott szárny -Szuper vagy meredek átesés, kormányoszlop előrenyomó -Kacsaszárny -T alakú farok kialakítás -Az átesés elkerülése -Dugóhúzóba esés lehetősége -Dugóhúzó felismerés -Kivétel dugóhúzóból -Jéglerakódás (a torló ponton és a felületeken) -Elmarad a figyelmeztető jelzés -Rendellenes viselkedés átesés alatt -Vezérsík átesés 42. HÉT/ 2. foglalkozás 3 óra C LMAX növelő szerkezetek Kilépőél fékszárnyak és ezek használata felszállásnál és leszállásnál -A fékszárnyak különböző típusai -Osztott fékszárny -Féklap -Réselt fékszárny -Fowler flap -Hatásuk a C L -- α diagramra -Hatásuk a C L C D diagramra -Fékszárny aszimmetria -Hatásuk a bólintási szög változásra Belépőél C L növelő szerkezetek és használatuk szükségessége felszállásnál és leszállásnál -Különböző típusok -Krüger lap -Íveltséget változtató lap -Réselt orr-segédszárny -Hatásuk a C L -- α diagramra -Hatásuk a C L C D diagramra -Orr-segédszárny asszimetria -Manuális/automatikus működtetés Vortex (örvény) generátorok -Aerodinamikai működési elv -Előnyök -Hátrányok 43. HÉT/ 1. foglalkozás 3 óra Ellenállás-növelő ((C L / C D viszonyt rontó) eszközök Szpoilerek és használatuk szükségessége a repülés különböző fázisaiban -Különböző funkciók: -Repülési (sebesség csökkentő) szpoilerek -Földi (áramlást lerontó) szpoilerek -Csűrő-növelő szpoilerek -Kombinált alkalmazásúak -Hatásuk a C L - α diagramra -Hatásuk a C L C D diagramra és viszonyszámra Ellenállás növeléssel sebességet csökkentő eszközök és használatuk szükségessége a repülés különböző fázisaiban -Hatásuk a C L C D diagramra és viszonyszámra A határréteg 5/11

6 Különböző típusok -Lamináris -turbulens Homlokellenállásra és súrlódási ellenállásra gyakorolt hatásból származó előnyök és hátrányok Különleges repülési körülmények Jég és egyéb lerakódás -jegesedés a torlópontnál -jéglerakódás a felületekre (dér, hó, simajég) -eső -csapadék lerakódás a belépő élen -hatásuk az átesésre -hatásuk a kormányozhatóság elvesztésére -hatásuk a felhajtóerő növelő szerkezetekre felszállásnál, leszállásnál és kis sebességen -hatása a felhajtóerő/ellenállás viszonyszámra A repülőgép sárkány deformációi és módosításai, a szerkezeti öregedés hatása 43. HÉT/ 2. foglalkozás 3 óra TRANSZONIKUS AERODINAMIKA A Mach szám fogalma A hang terjedési sebessége A magasság és hőmérséklet hatása Összenyomhatóság Merőleges lökéshullámok Kritikus M szám (M CRIT ) és ennek túllépése Az alábbiak szerepe: -Mach szám -Kormánylap kitérés -Állásszög -Profil vastagság -Nyilazási szög -Területi szabály 44. HÉT/ 1. foglalkozás 3 óra Lökéshullám hatása az alábbiakra: -C L -- α diagram -C LMAX érték -C D koefficiens -C L C D viszonyszám Aerodinamikai felmelegedés Nagysebességű átesés (shock stall) Mach vibráció Hatás az alábbiakra: -Ellenállás -Bólintó-szög (Mach trim) -A nyomásközéppont elmozdulása, a nyilazási szög és a leáramlás hatására Rázási határ (buffet margin), aerodinamikai csúcsmagasság 44. HÉT/ 2. foglalkozás 3 óra Az M CRIT túllépésének megelőzését szolgáló eszközök Vortex generátorok Szuperkritikus profilok -Formája -A profilalak hatása a lökéshullámokra -A szuperkritikus profil előnyei és hátránya SZUPERSZONIKUS AERODINAMIKA Ferde lökéshullámok 6/11

7 Mach kúp A repülőgép tömegének hatása Kiterjeszkedő hullámok (Expansion vaves) Nyomásközéppont Hullámellenállás -Kormánylap felület csuklónyomaték -Kormányfelület hatásfok 45. HÉT/ 1. foglalkozás 3 óra STABILITÁS Egyensúlyi feltételek stabilizált vízszintes repülésben A statikus stabilitás előfeltételei A nyomatékok összege -Felhajtóerő és tömeg (súly) -Ellenállás és vonóerő Az erők összege -A vízszintes síkban -A függőleges síkban Az egyensúly elérésének módjai Szárny és vezérsík felületek (farok vagy kacsaszárny) Kormányfelületek Ballaszt vagy súlytrim Hosszstabilitás Alapok és definíciók -Statikus stabilitás, pozitív, semleges és negatív -A dinamikus stabilitás előfeltételei -Dinamikus stabilitás, pozitív, semleges és negatív -Csillapítás: -Figoid lengés -Rövid periódusú lengések -A nagy magasság hatása a dinamikus stabilitásra 45. HÉT/ 2. foglalkozás 3 óra Statikus stabilitás Semleges pont és ennek helye -definíció Az alábbi tényezők szerepe: -repülőgép geometria -leáramlások: a szárny aerodinamikai központja A súlypont (C.G.) helye -hátsó határnál, minimális stabilitási tartomány -mellső helyzetben -a statikus és dinamikus stabilitás hatása A C M -- α diagram Az alábbiak szerepe: -A súlypont (C.G.) helyzete -Kormánylap kitérések -A repülőgép nagy részegységei (szárny, törzs, farok) -Konfiguráció -Fékszárny helyzet, -Futómű helyzet 46. HÉT/ 1. foglalkozás 3 óra Magassági kormány helyzet sebesség (IAS) diagram Az alábbiak szerepe: -Súlyponthelyzet (C.G.) 7/11

8 -Trim (trimlap) -Trim (vízszintes vezérsík) Kormányerő sebesség (IAS) diagram Az alábbiak szerepe: -Súlyponthelyzet (C.G.) -Trim (trimlap) -Trim (vízszintes vezérsík) -M szám /Mach trim -Súrlódás a rendszerben -Terhelő rugó -Ellensúly Manőver/kormányerő g terhelés viszony X X Az alábbiak szerepe: -Súlyponthelyzet (C.G.) -Trim (trimlap) -Rugós terhelő -Ellensúly Kormányerő/g hányados -alkalmassági bizonyítvány kategóriája Különleges körülmények: -jegesedés -fékszárny kibocsátás hatása -vezérsík jegesedés hatása -eső -a sárkány deformációja 46. HÉT/ 2. foglalkozás 3 óra Statikus iránystabilitás β csúszási szög Irány (yaw) nyomaték koefficiens C N C N -- β diagram Az alábbiak szerepe: -súlyponthelyzet (C.G.) -szárny nyilazási szög -a törzs nagy támadási szögeken -strakes -a függőleges vezérsík nyilazási szöge és előre meghosszabbítása (dorsal) -a repülőgép nagy részegységei Statikus oldalstabilitás Bedöntési szög Orsózó (hossztengely körüli) nyomaték koefficiense: C I A β csúszási szög szerepe A C I -- β diagram 47. HÉT/ 1. foglalkozás 3 óra 2. ZÁRTHELYI DOLGOZAT Az alábbiak szerepe: -a szárny nyilazási szöge -a függőleges vezérsík nyilazási szöge -a szárny elhelyezése -szárny V beállítás (le-föl) Hatásos oldalstabilitás Dinamikus oldalstabilitás Aszimmetrikus légcsavarszél hatása Zuhanóspirálra való hajlam Holland orsó -okai 8/11

9 -Mach szám -Oldallengés csillapító A magasság hatása a dinamikus oldalstabilitásra 47. HÉT/ 2. foglalkozás 3 óra KORMÁNYZÁS Általában Alapok; a három sík, a három tengely Íveltség változás Támadási-szög változás Bólintószög vezérlés Magassági kormány Leáramlási hatások Jég a vezérsíkon A súlypont (C.G.) helyzete Irányvezérlés (Yaw control) Pedál/oldalkormány kitérési viszonyszám változtatás A hajtómű teljesítmény által létrehozott nyomatékok -Közvetlen -indukált Hajtómű meghibásodás -oldalkormány határok aszimmetrikus vonóerőnél -A V MCA és V MCG jelentése 48. HÉT/ 1. foglalkozás 3 óra Dőlésvezérlés Csűrőkormányok -Belső csűrők -Külső csűrők -Feladatuk a repülés különböző fázisaiban Szpoilerek Ellentétes függőleges tengely körüli elfordulás Az ellentétes elfordulás elkerülésének eszközei -frise csűrők -differenciált csűrő kitérítés -a csűrők és az oldalkormány rugós kapcsolata -elforgató (roll) szpoilerek -az aszimmetrikus légcsavarszél hatása Kölcsönhatás különböző síkokban (yaw/roll) Az aszimmetrikus teljesítmény korlátozásai (határai) A kormányerő csökkentésének eszközei Aerodinamikai kiegyensúlyozás -orr kiegyensúlyozás -külső kiegyensúlyozás -belső kiegyensúlyozás -kiegyenlítő lap, ellentétes feladatú (antibalansz) lap -szervo kiegyenlítő lap -rugós kiegyenlítő lap 48. HÉT/ 2. foglalkozás 3 óra Mesterséges kiegyensúlyozás -(hidraulikus) rásegítő vezérlés -teljes hidraulikus vezérlés -mesterséges kormányerő létrehozása -dinamikus nyomás bemenet 9/11

10 -vezérsík állítás Tömeg kiegyensúlyozás A kiegyensúlyozás indokai -eszközök Trimmelés A trimmelés szükségessége Trimlapok Vezérsík trim trim érték a sebesség (IAS) függvényében -A C.G. helyzet hatása a trim /vezérsík beállításra felszállásnál 49. HÉT/ 1. foglalkozás 3 óra KORLÁTOZÁSOK Üzemeltetési korlátozások -Flatter (hajlító-csavaró lengés) -Csűrő reverzálás -Futómű/fékszárny működtetés V MO, V NO, V NE M MO 49. HÉT/ 2. foglalkozás 3 óra Manőverezési tartomány (envelope) Manőverezési terhelés diagram -Terhelési tényező -Gyorsulásos átesési sebesség -V A, V C, V D -Manőverezési terhelési tényező határ, típusalkalmassági kategória Az alábbiak szerepe: -Tömeg -Magasság -Mach szám Széllökés tartomány Széllökés terhelési diagram -Függőleges széllökés sebességek -Gyorsulásos átesési sebesség -V B,V C, V D -Széllökéses terhelési tényező határérték -V RA Az alábbiak szerepe -Tömeg -Magasság -Mach szám 50. HÉT/ 1. foglalkozás 3 óra LÉGCSAVAROK A motor nyomaték vonóerővé alakítása A beállítási szög (pitch) jelentése Légcsavarlapát elcsavarás Fix beállítási szög, változtatható szög/konstans sebesség Légcsavar hatásfok a sebesség függvényében A légcsavar jegesedés hatása Hajtómű meghibásodás vagy leállás Légcsavar önforgás (szélkerék) ellenállása -Elfordítási nyomaték (yaw) aszimmetrikus teljesítmény esetén 10/11

11 Vitorlába állítás -Hatása a siklási teljesítményre -Hatása a legyező (yaw) nyomatékra aszimmetrikus teljesítménynél Tervezési jellemző a rezgés csillapításra Légcsavarlapát karcsúság Légcsavar átmérő Légcsavar lapátok száma Légcsavar zaj A légcsavar működésénél keletkező nyomatékok és a forgatónyomaték Forgatónyomaték reakcióerő Giroszkóp precesszió Aszimmetrikus légcsavarszél (légáram) hatás Aszimmetrikus lapáthatás 50. HÉT/ 2. foglalkozás 3 óra REPÜLÉS MECHANIKÁJA A repülőgépre ható erők Egyenes vonalú állandósult vízszintes repülés Egyenes vonalú állandósult emelkedés Egyenes vonalú állandósult süllyedés Egyenes vonalú állandósult siklás Állandósult koordinált forduló -Bedöntési szög -Terhelési tényező -Forduló sugár -Szögsebesség -Egyértékű (3 O /s) forduló 51. HÉT/ 1. foglalkozás 3 óra 3. ZÁRTHELYI DOLGOZAT Aszimmetrikus teljesítmény A függőleges tengely körüli nyomatékok A függőleges vezérsíkon keletkező erők A bedöntési szög hatása -Túldöntés -Függőleges vezérsík átesés A repülőgép súlyának hatása A csűrők használatának hatása Speciális légcsavar hatások befolyása az orsózó nyomatékra -Légcsavar forgatónyomaték -Légcsavar leáramlás a fékszárnyakon A csúszási szög hatása az orsózó nyomatékokra V MCA V MCL V MCG A magasság hatása 51. HÉT/ 2. foglalkozás 3 óra Vészsüllyedés A konfiguráció befolyása A választott Mach szám és IAS befolyása Tipikus pontok a polárgörbén Szélnyírás 11/11