Dwupłatowiec Busemann - Busemann biplane
.png)
Busemann biplanu teoretyczna samolotu konfiguracja wynalazł Adolf Busemann , co pozwala uniknąć powstawania N typu fal uderzeniowych , a tym samym nie tworzy dźwięku wysięgnika lub powiązanych fali przeciągania . Jednak w swojej pierwotnej formie również nie generuje windy . Koncepcja dwupłatowca Busemanna, który zapewnia odpowiednią siłę nośną i która może zmniejszyć intensywność fali i opór, ale nie je wyeliminować, została przebadana pod kątem „bezbomowego” transportu naddźwiękowego.
Początki
Oryginalny dwupłatowiec Busemanna składa się z dwóch trójkątnych płyt o przekroju poprzecznym w pewnej odległości od siebie, z płaskimi bokami równoległymi do przepływu płynu. Odstęp między płytami jest na tyle duży, że przepływ nie dławi się i utrzymuje się między nimi przepływ naddźwiękowy.
Naddźwiękowy przepływ wokół konwencjonalnego skrzydła generuje ściskające dźwiękowe fale uderzeniowe na krawędzi natarcia i spływu, z falą rozprężania pomiędzy nimi. Te fale uderzeniowe odpowiadają zmianom ciśnienia, które utrudniają przepływ powietrza, znanym jako opór fali . W dwupłatowcu Busemanna przednia fala uderzeniowa wysokiego ciśnienia jest wytwarzana wewnętrznie i odbija się symetrycznie między wewnętrznymi powierzchniami o podwójnym klinie. Przeszkadzają one, aby zlikwidować zarówno siebie, jak i kolejne fale uderzeniowe, nie pozostawiając fali zewnętrznej, która mogłaby się rozchodzić w nieskończoność, a tym samym unikając oporu fali. Płaskie powierzchnie górna i dolna nie generują fal uderzeniowych, ponieważ przepływ jest równoległy.
Wewnętrzne wyrównanie fal uderzeniowych oznacza, że dwupłatowiec Busemanna wytwarza minimalny opór fal . Jednak płaskie powierzchnie zewnętrzne i wewnętrzna symetria oznaczają również, że konstrukcja Busemanna nie wytwarza żadnego unoszenia w punkcie konstrukcyjnym, co zapewnia optymalną redukcję wstrząsów i oporu.
Warunki pozaprojektowe
Działanie z dala od projektowanej prędkości przelotowej lub kąta natarcia niszczy konstruktywną ingerencję i skutkuje efektami dławienia i histerezy przepływu, co znacznie zwiększa opór. Podczas dławienia się, fale uderzeniowe zmniejszają swój kąt do tyłu z każdym odbiciem od zwężających się powierzchni skrzydeł, aż utworzą ścianę uderzeniową w poprzek szczeliny. Powoduje to wzrost ciśnienia i spowolnienie prędkości przepływu, tak że występuje histereza przepływu, w której spowolnienie powietrza powoduje utrzymywanie się dławienia przez i poza punkt projektowy, zanim ustąpi przy większej prędkości samolotu.
Podnoszenie dwupłatowców Busemann
Zgodnie z prawami ruchu Newtona , aby uzyskać uniesienie skrzydeł w górę, w reakcji przechodzące nad nimi powietrze musi być odchylone w dół. Przy prędkościach naddźwiękowych tworzy to co najmniej jedną falę uderzeniową, a być może więcej. Jak każdy inny płat, dwupłatowiec Busemann może otrzymać niewielki dodatni kąt natarcia, aby w ten sposób wygenerować siłę nośną, jednak teraz będzie również generował zewnętrzne fale uderzeniowe.
Konfiguracja dwupłatowca Busemanna może być nadal wykorzystywana do minimalizowania energii tych fal uderzeniowych i związanego z nimi oporu.
Opór falowy ma dwie przyczyny, jedną ze względu na wielkość lub kształt samolotu, a drugą ze względu na wygenerowaną siłę nośną. Koncepcja Busemanna może wyeliminować opór uderzeniowy, ale nie wynikający z podnoszenia. Oryginalna geometria Busemanna wyeliminowała wszelki opór fal, a tym samym również unoszenie. Nowoczesne konstrukcje typu Busemann mogą wytwarzać siłę nośną wraz z towarzyszącą jej falą uderzeniową, jednocześnie eliminując większość lub całość oporu kształtu, osiągając w ten sposób znaczną poprawę wydajności w porównaniu z konstrukcjami konwencjonalnymi. Mogą również zapewnić odpowiednią wydajność w szerokim zakresie prędkości i kątów ataku.
Problemy nietypowego dławienia i histerezy można rozwiązać przez zastosowanie urządzeń o zmiennej geometrii, takich jak klapy i listwy, które mogą również służyć jako urządzenia do podnoszenia podczas startu i lądowania. Innym podejściem jest modyfikacja geometrii płata w celu zapewnienia akceptowalnej wydajności w różnych warunkach pozaprojektowych, kosztem pewnego oporu kształtu nawet w optymalnym punkcie projektowym.
Koncepcja dwupłatowca Busemanna została zbadana jako koncepcja „bezboomowego” transportu naddźwiękowego.
Zobacz też
- Pratt & Whitney J58 zastosował mieszaną kompresję wlotową, konfigurację wrażliwą na niestarty, tj. wypychanie uderzeniowe dające zewnętrzną falę uderzeniową dziobu.
- Łodzie katamaranowe o zmniejszonej odporności na falowanie dzięki tak zwanej konfiguracji dzielonego kadłuba.