Vaikka Peter Kämpf jo kommentoi vaikutuksia, tarkastelen numeroita. Älä odota, että nämä laskelmat ovat tarkkoja ennusteita, pikemminkin pahimmassa tapauksessa seuraavien vaikutusten suuruuden tuntemiseksi:
- massan nousu sateiden vuoksi
- voimat putoamisen seurauksena siipi
- Rajakerroksen varhainen laukaisu
Kun olen laskenut joitain yhtälöitä, syötän ne kahden eri lentokoneen tiedoilla.
Massa kasvaa sadepisaroiden vuoksi
Lentokoneesi aamulla löytämä kastekerros voi saavuttaa korkeimman korkeuden 0,8 mm. Sadepisarat, jotka eivät täytä koko siipipintaa, eivät yleensä ylitä 2 mm: n halkaisijaa, joten keskimääräisen jakautuneen korkeuden $ h_W = 1mm $ ottaminen siiven vedelle pitäisi olla edelleen pahimman mahdollisen ennusteen.
$$ m_ {Drops} = \ rho_ {W} \ cdot A \ cdot h_W $$
$ A $ on lentokoneen ennustettu alue vaakatasossa ja $ \ rho_W $ vesitiheys.
Siipeen osuvat pudotukset aiheuttavat voimat
Normaalit sateiden voimakkuudet ovat noin 5 mm / tunti ja puhumme jo väkivaltaisesta sateesta, jonka sademäärä on yli 50 mm / tunti. Otetaan kuitenkin raskain nopeus, joka on koskaan mitattu: $ I_R = 38mm / min $.
Pudot putoavat normaalisti, kun $ v_ {Drop} = 10m / s $.
Laskennan yksinkertaistamiseksi oletan pystysateen ja että kun pisara osuu lentokoneeseen, se tarttuu siihen. Todellisuudessa et kiihdytä jokaista pudotusta lentokoneen nopeuteen äläkä hidasta sen pystynopeutta 0: een.
i) Vedä lisäystä
$$ \ Delta D = \ rho_ {W } \ cdot I_R \ cdot A \ cdot v_ {lentokone} $$
ii) Nousun lasku
$$ \ Delta L = \ rho_ {W} \ cdot I_R \ cdot A \ cdot v_ {Drop} $$
Laske kokonaisveto ($ D = C_D \ cdot \ frac {\ rho_ {Air}} {2} V ^ 2 \ cdot A $) käytetty $ C_D = 0,035 $. $ V $ on lentokoneen risteilynopeus.
Rajakerroksen varhainen laukaisu
Vaikka sateesta on mahdollista löytää lentokantapolareita sateelta Internetistä, tarkastelen ensin "vikojen vaikutus" -kaaviota, josta näet pienten nenän häiriöiden vaikutuksen ilman muita vaikutuksia. Virheet ja sadepisarat ovat kooltaan samankaltaisia, joten vertailun pitäisi olla kelvollinen.
Lähde
Yllä oleva napa osoittaa kuinka vetovoima voi kaksinkertaistua (100%: n kasvu) vain johtuen pienistä häiriöistä etureunassa. Muista, että nykyaikaisissa profiileissa vaikutus on todennäköisesti pienempi. Seuraava napa on kuljetuslentokoneen etukannesta.
Lähde
Vaikka ei niin tärkeä kuin purjelentokoneessa, vastuskertoimen kasvu (kokeelliset tulokset) on kaikkialla vähintään kaksinumeroinen prosenttiosuus.
Lentokoneet
Olen ottanut kaksi lentokonetta, joilla on todella erilaiset siipikuormat: A1 olisi jotain kahden Solar Impulse -mallin välissä ja A2 yhden moottorin neljä -istuin kuin Cessna 172. Kolme viimeistä riviä antavat edellä kuvatun vetovoiman, noston ja massaeron prosenttiosuutena sen kokonaisarvosta. | A1 | A2 || ----------------------- + --------------- + ------- - || Massa m [kg] | 1600 | 1000 || Alue A [m ^ 2] | 210 | 20 || Siipien kuormitus [kg / m ^ 2] | 7,6 | 50 || Risteilynopeus V [m / s] | 20 | 58 || Nosta L [N] | 15696 | 9810 || Vedä D [N] | 1800 | 1323 || Pisaroiden massa mW [kg] | 210 | 20 || Vedä lisäystä dD [N] | 2660 | 703 || Nostovähennys dL [N] | 1330 | 127 || ----------------------- + --------------- + ------- - || dD / D [%] | 147 | 53 || dL / L [%] | 8,5 | 1.3 || mW / m [%] | 13 | 2 || ----------------------- + --------------- + ------- - |
YHTEENVETO
Tavanomaisella GA-lentokoneella vesimassan siipien ja hissin lasku vaikuttaa siipien pisaroihin, jotka törmäävät siipeen, vaikka otetaan huomioon pahin mahdollinen tilanne, ovat pienet yksinumeroiset prosenttiosuudet.
Vaikka putoamisen aiheuttama vetovoiman kasvu siipeen lyöminen on merkityksellistä tässä valitsemassani äärimmäisessä tapauksessa, myös normaaleissa olosuhteissa sen tulisi olla alle yksinumeroisten prosenttiosuuksien.
Toisaalta rajakerroksen varhaisesta kompastumisesta johtuva vetovoima on vähintään kaksinumeroinen prosenttiosuus, korkeilla nostokertoimilla jopa enemmän.
Sateet vaikuttavat enemmän lentokoneisiin, joiden siipien paino on pienempi.