Területszabály

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
A repülőgép keresztmetszetének területe közel azonos kell legyen a törzs különböző pontjain, hogy a transszónikus áramlási viszonyok miatt kialakuló légellenállás-növekedés kezelhető legyen

A területszabály (angolul area rule) aerodinamikai képlet, amelyet az 1950-es évek elején a szuperszonikus sebességre képes sugárhajtású repülőgépek kifejlesztése során ismertek fel. A repülőgépek légellenállása 0,75 és 1,2 Mach szám között, mivel a kialakuló lökéshullámok és áramlási jellemzők miatt a géptest körül létrejövő örvényléscsövek interferálnak egymással. [1]

Otto Frenzl (1944), majd Richard T. Whitcomb (1952) szélcsatorna tesztek közben - egymástól függetlenül rájöttek -, hogy a jelenség mértéke korlátozható, ha az örvények közel azonos keresztmetszeti területű testet kerülnek meg. Ennek megfelelően a hangsebesség hatékony megközelítéséhez és átlépéséhez a repülőgép frontális keresztmetszetének – beleértve ebbe a szárnyakat is – a gép középső részén közel állandó területűnek kell lennie, vagy fokozatosan, a lehető legsimábban kell változnia annak. Az ideális forma egy az elején és végén hegyes, közepén a legszélesebb ívesen vékonyodó hengeres test. [2]

Harci repülők[szerkesztés]

QF–106 Delta Dart szemből - a törzs a szárnyak csatlakozásánál „kólásüvegszerűen” elvékonyodik
Szovjet Tu–95 nehézbombázó, a két belső hajtómű mögött látható a hatalmas, csepp formájú „Küchemann-répa”

A lehető legarányosabb frontális keresztmetszet-terület kialakítására több különböző módszer ismert a katonai és civil repülőgépek esetében. Mindegyik megoldás fő célja, hogy a szárnyak okozta keresztmetszet-növekedést ellensúlyozza. [3]

  • A „Küchemann répák” alkalmazásakor fordítva alkalmazzák a területszabályt és a szárnyak mögé nyúló nagyméretű könnycsepp alakú gondolákat helyeztek el – ezek extra keresztmetszete kiegyensúlyozza a szárnybekötéseknél a törzs elvékonyításának hiányát. E megoldás bár növeli a repülőgép külső méretét a "répák" a lökéshullámok és a határfelületi áramlás módosítása révén csökkentik az eredő légellenállást: Handley Page Victor, Tu-95, Tu-16, Tu-22, Tu-128.

Ugyanakkor számos nagy sebességű repülőgép nem felel meg a területszabálynak, jellemzően azok, amelyeket magasan a trasszónikus tartomány fölötti repülésre optimalizáltak, vagy a hajtóművek nyers erejével küzdik le a problémát. (MiG-25, MiG-31).

Utasszállító repülőgépek[szerkesztés]

Airbus A310 utasszállító repülőgép, a hajtóművek szárny elé nyúlása, a Fowler-féle fékszárny mechanizmusait burkoló gondolák, valamint a szárnytő megfelelő kialakítása együttesen jelentősen javítja a repülőgép megfelelését a területszabálynak.

Utas- és teherszállító repülőgépeken ennek a művészi formának az alkalmazására nem volt lehetőség, a törzset helykihasználási okokból állandó hengeres keresztmetszettel kellett kialakítani. Itt elsősorban az úgynevezett „Küchemann répát” alkalmazták, ahol a nyilazott félszárnyak közepénél nagyméretű könnycsepp alakú gondolákat helyeztek el. Jellemzően ilyen típusok a Lockheed JetStar, Tu–16, Tu–104, Tu–134, Tu–154 repülőgépek, ahol a gondolákat a futómű behúzására és tárolására használták fel. Az amerikai Convair 990 típusú gépeken található szárnyankénti kettő gondola üzemanyagtartályként funkcionált, illetve többnyire üresen hagyták rezgéscsökkentési okokból.

Más típusoknál a hajtóművek sajátos elhelyezésével (szárny elé nyújtás, vagy a szárnyak mögé helyezés), a szárnytő mögötti terület domborításával tették "simábbá" a keresztmetszet-terület változását. Korszerűbb megoldás a fékszárnyak mechanizmusainak burkolatát felhasználni e célra Airbus A310. [4] Ilyen a C-5 Galaxy, Boeing 747, Learjet 60, Vickers VC10 és az Il–62 többek között. [5]

A modern sugárhajtású utasszállítók jelentős része alkalmazza a területszabályt mivel - bár a transszónikus sebességet nem közelítik meg - 0,7 Mach közelében már jelentős differenciát mutat a légellenállás. Erre példa a Boeing 747 "púpja", az Airbus A380 sajátos szárnytője, vagy a Cessna Citation X hajtómű-elhelyezése a szárnyak okozta területváltozások kiegyenlítésére.[6] [7]

Lábjegyzetek[szerkesztés]

Külső hivatkozások[szerkesztés]