Vinge
Fra Wikipedia, den frie encyklopedi
En vinge er enten en del av et aerodynt luftfartøy, eller en legemsdel på flygedyktige dyr. I begge tilfeller er formålet å skaffe den løftekraft som flyging krever.
Innhold |
[rediger] Løftekraft - vingens formål - angrepsvinkel
For å tjene sitt formål krever enhver vinge å bli passert av en strøm av luft, og denne luftstrømmen innenfor et snevert vinkelrom, og innenfor et visst fartsintervall. For liten fart gir for lite løftekraft, for mye gjør enten vingen ineffektiv eller skader den. Hvis den såkalte angrepsvinkelen, det vil si en vinkel mellom vingens plan og luftstrømmen, overskrider ca. 18 grader, blir luftstrømmen turbulent - vingen sies å stalle, og i en slik tilstand gir den svært liten løftekraft.
[rediger] Faste vinger
Fly, helikoptre og andre fartøy og noen mekaniske konstruksjoner har faste vinger som ikke er bevegelige som hos flygedyktige dyr. Men det finnes mindre mekaniske modeller, som er laget med bevegelige vinger, samt enkelte dyr som flygeekorn, flygefisk og fugler som praktiserer sveveflying. Faste vinger leverer løftekraft på flere måter:
- Bernoullis prinsipp: Vingen er utformet slik at luft som passerer over vingen skal passere over en lengre strekning vingeoverflate, enn luften som passerer under vingen. Da begge sider av vingen beveger seg med samme fart gjennom luften, må luften over vingen bevege seg en smule raskere enn luften nedenunder. Ifølge Bernoullis prinsipp vil den raskere luften over vingen utøve et lavere trykk enn luften nedenunder. Siden luften rundt vingen blir satt i fart nedover vil retningsforandring gi mer fart over vingen og høyere trykk under vingen. Resultatet av alt dette er en løftende kraft som er ansvarlig for størstedelen av vingens bæreevne.
- Coandaeffekten er at luft eller et annet strømmende medium vil følge en fast flate som lufta strømmer langs selvom platen bøyer seg bort fra luftstrømmen. Dette kan settes i sammenheng med Bernoullis prinsipp og er muligens et resultat av den. Ved økende angrepsvinkel vil Coandaeffekten gi strømning av luften langs oversiden av vingen inntil angrepsvinkelen som er så stor at den aktuelle vingen staller ut.
- Barn-door effect: Vingen er plassert i planet på en måte som ikke direkte følger med «eierens» bevegelsesretning, men er «dreiet oppover» med en viss vinkel, luftens såkalte innfallsvinkel. Luften som kommer inn under vingen bli vil truffet av vingens underside og bli tvunget nedover. Da luften inneholder en viss masse, gir Newtons tredje lov om krefter og motkrefter anledning til en løftekraft.
Faste vinger kan ha bevegelige deler som øker vingens areal, endrer vingens form eller vinkel. Vingenes løft kan endres av slats og flaps som bedrer luftstrømmen over vingens overside og hindrer turbulensdannelse på oversiden av vingen, og de øker krumningen på vingen og gjør den egnet til flyging i relativt liten fart og med større angrepsvinkel.
Flere av disse faktorene bidrar til luftmotstand. Flymaskiner kompenserer for dette ved hjelp av motorkraft, mens svevefly og fugler i glideflukt enten må finne oppstigende luft (såkalte termikker) som kan løfte dem til værs, eller «betale» med potensiell energi ved gradvis å tape høyde.
[rediger] Vingeprofil
Vinger har spesielle vingeprofiler som bestemmer kurven av overflaten rundt hele vingen. Profilene beskrives av et standardisert fire sifret nummer. Forskjellige vingeprofiler gir flyet forskjellig karakteristikk i forhold til luftmotstand, stallhastighet og oppførsel i turbulens også sett i sammenheng med vingeareal og flyets vekt. Bestemmelse av vingeprofil er et av de viktigste valg som må tas under konstruksjon av nye fly.
[rediger] Bevegelige vinger
Fugler, flygende insekter og flaggermus skaper den nødvendige fremdriften ved å bevege vingene slik at de ikke bare skaper løftekraft, men også fremdrift. Disse gjentatte bevegelsene kan minne om diverse former for svømming i forskjellig tempo, jo mindre et flygende dyr er, desto «tettere» og mer «væskeaktig» forekommer luftens aerodynamiske egenskaper for dyret.
Prinsippet med bevegelige vinger som leverer både opp- og fremdrift kan bare benyttes av fugler og mekaniske modeller i størrelsesordenen på et par meter. Den er derfor ikke anvendelig for fly som bemannes av mennesker. Dette skyldes at vi ikke kan styre vingene like presist som et insekt.
[rediger] Se også
- Kraft (fysikk)
- Vingene hos insekter
- Vingevirvler hos luftfartøyer
[rediger] Eksterne lenker
- http://www.lerc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/foil2.html - Her finnes en «vingesimulator», hvor man kan utforme forskjellige vingeprofiler og undersøke deres egenskaper
