Skrivet av: Sudden | 2012/10/10

Aerodynamik

Kanske jag skulle våga ta itu med litet aerodynamik och då Convairs försök att konkurrera med Douglas och Boeing med CV 880 och 990. En följd av Thor Hafstads respons på mina skriverier om ”det tidiga SAS”.

SAS, Swissair, Spantax och Aero Nord/Osterman Air Charter (Internord) använde den senare  typen, flyghistorikerna kan redogöra  närmare för de som är intresserade. Convair tog fram ett plan som var aningen snabbare än konkurrenternas och litet mindre. Man hade ingen större framgång men naturligtvis kunde Convairs ingenjörer sina saker de också.

Kanske den litet speciella motorn (General Electric CJ-805-23) inte var problemfri. Det läckte nog gärna  mellan turbinen och den fläkt som satt i periferin på turbinen, en s k aft-fan”, och ett föremål utsatt för mycket olika temperaturer i sin utsträckning har det inte lätt (Flight konstaterar att några åtgärder mot is på fläkten inte behövs! Man skall se det positiva!) Jetmotorer är inte alltid så enahanda funtade som man en gång lärde sig. Redan Whittle insåg ju bypass-principens fördelar (och tog 1936 ut ett patent härför) men först realiserades den enkla raka turbojet-motorn.

Här beskrivs  man hur man putsade på planets aerodynamik. En tung artikel men ingressen sammanfattar:

The drag rise Mach number of the Convair 990 airplane was significantly delayed by utilizing the area-rule principle in a manner not previously reported in the literature. The principle was applied locally to the nacelle-pylon-wing region in a full-scale flight test to improve the maximum speed capability. The results of the full-scale investigations which led to the final airplane configuration are presented. The final modifications to the aircraft for delaying the drag rise included a forward pylon fairing, an aft pylon fairing, and four terminal fairings added to the inboard sides of the nacelles. This configuration was incorporated into the final airplane design without major aircraft redesign or modification. The methods employed to identify and isolate the interference drag phenomena on the airplane and the analytical approach to the problem solution are explained. The results and data analysis include the incremental effects of the various modifications, surface pressure distributions, stabilized speed point data, and pilot observations on Mach buffet characteristics. A criterion was established which will add to the fundamental understanding of the causes of interference drag and the methods for alleviating the resultant drag rise. Examples of configurations suggesting potential application of the technique are pylon-mounted engine nacelles on wings or fuselages and externally mounted stores.

Man bringas också till insikt om hur trixigt det är med motorgondolernas placering, alltså hur långt ned under vingen, hur långt fram och även hur långt ut på vingen. Pylonerna till gondolerna sägs spela litet av samma roll som de ”stängsel/hinder för strömning i spännviddsled” som exempelvis Caravelle och många andra tidiga pilvingade plan som MiG-15,  A 32 m fl hade på vingens ovansida.

I ”Ett år i luften” skrev SAS en del om Convairs nya typ, i början kallad CV-600. Men sedan blev det alltså DC-8 man kom att satsa på.

I mina hyllor har jag ett SAS-kompedium i aerodynamik skrivet av en Sven T. Røed. Ej att förväxla med Aage Røed. Köpt antikvariskt; det låg instoppat ett häfte ”CV-990 Aerodynamics”. Därur har jag skannat några bilder kring det speciella att flyga nära ljudhastigheten och CV-990-specialiteterna.

Flygenveloppen (fart/höjd) som man har att hålla sig inom. En typisk envelopp för ett jettrafikplan:

Här nedan ser man hur man genom diverse knep (notera vingprofilens variation!) fått en bra form på skrovet enligt principen för ”area ruling” för att få ned motståndet i den högre delen av marschfartsområdet. Hur fort man sedan i praktiken marschade styrdes till en del av bränslepriset.

Man får också en slags förklaring till varför man har en upp-och- nedvänd vingprofil vid vingroten, något som jag länge undrat över. Här nedan ser man vad man vann och förlorade på det hela:

Man kan säga att ju högre marschfart man siktar på, desto mer pilform skall man ha. CV-990 hade ca 39 grader, B 707 35 grader, B 747 drygt 37 grader medan senare Boeing har mindre svep, DC-8 30 grader.

De ”konstiga kroppar” i vingbakkanten som förbättrade tvärsnittsytans fördelning kallades ibland ”Küchemanns morötter”. Dietrich Küchemann var en tysk aerodynamiker, efter kriget verksam i Storbritannien som tillsammans med amerikanen Richard Whitcomb brukar ges äran att ha lanserat ”area ruling” som gett en del plan en konstig form , t ex Buccaneer, en Convair deltavinge m fl. Küchemann sägs också vara den som ”bevisade” att överljudstrafikplan borde vara möjliga och vara mannen bakom Concordes form, den slanka deltavingen som även Sud Aviation hade på sin ”Super-Caravelle” innan engelsmän och fransmän började samarbeta. Jag läste en artikel om kubbandet att få den brittiska staten att satsa på Concorde. Küchemann berättade där att det inte var kul när hans chef ”friserade” teknikernas siffror för att kunna presentera något som politikerna kunde acceptera. Men det är nog inte så fult som det låter. Ibland måste man för att vara hederlig inför sig själv ljuga för att okunniga beslutsfattare skall fatta rätt beslut. Eller är det en ingenjörs övermänniskoattityd? (Minns en lunch på Yleisradio i Helsingfors då vice teknikchefen berättade ett exempel på detta. Vid den sedvanliga direktionslunchen hade han för att spara tid och åhörarnas tålamod, drastiskt förenklat en förklaring.)

Kanske sådant filande jag beskrivit här ovan är ganska fåfängt. Det finns så många andra faktorer som avgör om ett flygplan blir efterfrågat och framgångsrikt. Jag minns Ulf Edlunds ett föredrag om Saab 2000. Man försökte ”göra rätt”, hade itererat och pejlat marknaden till tusen,  men så råkade en konkurrent ”bli populär”. Minns inte varför. Det gäller att ha tur.

Så här såg ett brittisk idé om en Mach 1,2 trafikplan ut, alltså en SST (SuperSonic Transport Aircraft), här utan area-ruling samt med:

Ganska besynnerlig må man säga. Det är en del man sluppit se.

Får räcka för idag.

Sudden, aerodynamikamatör

Annonser

Kommentera

Fyll i dina uppgifter nedan eller klicka på en ikon för att logga in:

WordPress.com Logo

Du kommenterar med ditt WordPress.com-konto. Logga ut / Ändra )

Twitter-bild

Du kommenterar med ditt Twitter-konto. Logga ut / Ändra )

Facebook-foto

Du kommenterar med ditt Facebook-konto. Logga ut / Ändra )

Google+ photo

Du kommenterar med ditt Google+-konto. Logga ut / Ändra )

Ansluter till %s

Kategorier

%d bloggare gillar detta: