fler faktoider

fler faktoider

Flygplans flygförmåga

Så här brukar fenomenet förklaras:

Bernoullis princip på en flygplansvinge
OBS! Faktoid på gång!

För att luften ovan och under vingen skall "hänga ihop", måste luften ovan strömma fortare, åskådliggjort av de något längre pilarna. När luften strömmar snabbare, sjunker trycket. Det bildas alltså ett undertryck ovanför vingen, som "suger" vingen uppåt, dvs. ger lyftkraft.

Att trycket verkligen sjunker när hastigheten ökar (allt annat oförändrat) är ett faktum som kallas Bernoullis lag. Men här finns två problem: dels är principen missförstådd i just detta sammanhang, dels är den i vilket fall helt otillräcklig för att lyfta ett flygplan.

Här är en som, sedan han förklarat hur man egentligen skall räkna med Bernoullis ekvation - det är lite mer komplicerat och abstrakt - avrundar med att förkasta den begripligare men felaktiga förklaringen:

Observera även, att förfarandet är långt från det slentrianmässiga och oegentliga tillämpande av Bernoullis ekvation [beskriven som ovan]. [E]tt sådant oreflekterat tillämpande ger i allmänhet en lyftkraft som är på tok för liten (även för tjocka vingprofiler är längden från framkant till bakkant längs ovansidan på sin höjd kanske 5 procent större än samma längd längs undersidan, och motsvarande fartskillnad är som man lätt visar helt otillräcklig för att via Bernoullis ekvation ge erforderlig lyftkraft); dessutom leder det uppenbarligen till en negativ lyftkraft för ett flygplan som som flyger upp och ner, ett resultat som om det vore riktigt skulle innebära en katastrof för oss som flyger avance och tillbringar mer tid på rygg än på rätt köl. Endast i vissa, mycket speciella och noga preciserade sammanhang kan ett sådant förenklat tillämpande av Bernoullis ekvation ge rätt resultat; se appendix 5. [Vari förf. lägger ut texten och matematiken om hur en underskruvad boll får extra lyftkraft.]

Hans-Uno Bengtsson

Den felaktiga beskrivningen kallas equal transit time, vilket gett upphov till beteckningen the equal transit-time fallacy, vad det nu skulle bli på svenska.

När den skall åskådliggöras brukar man också göra som jag ovan, och ta till långt tjockare vingprofiler än vad som finns på några flygplan, trots att de skulle behöva vara ännu mycket tjockare än så för att kunna lyfta med metoden ifråga.

Den korrekta tillämpningen i dessa sammanhang av Bernoullis ekvation (som alltså är hans lag i matematisk form) är som sagt mer komplicerad och inte lika lättbegriplig som den ovan. Till exempel så rör sig luften på vingens ovansida faktiskt fortare än vad som skulle behövas för att uppnå equal time transit - luft-"paketen" som skiljdes åt vid vingens framkant kommer inte alls att mötas vid bakkanten.

Men vad är det då som ger vingarna deras lyftkraft? Det är helt enkelt luften som pressas ner, av de vingar som alltid är vinklade, aldrig horisontella (som på bilden).

För att komplicera det hela något finns det här två skolor, som har olika förklaringar av exakt hur det hela går till: med eller utan Coandă-effekten.

Coandă-effekten

Denna effekt (uppkallad efter Henri Coandă från Rumänien, därav den ovanliga s.k. breve-accenten på ă-et) är den som gör att rinnande vätska "klibbar". Här en förklaring från en teoretisk fysiker och pilot vars förklaring av flygplans flygförmåga är med Coandă-effekten:

Den enkla förklaringen till att en flygmaskin kan flyga, är att luftströmmen avlänkas nedåt. Skälet till detta är att luften har viskositet och i allt väsentligt uppför sig som sirap, visserligen en mycket tunnflytande sirap, men ändå. Detta kommer att leda till att luftströmmen har en benägenhet att häfta vid och följa vingen, liksom teet har en benägenhet att häfta vid och följa pipen på kannan och spillas på duken istället för att hamna i koppen när man häller upp det, eller regnvatten har en benägenhet att häfta vid och följa undersidan på enklare fönsterbleck och tränga in i fönsterramen. Flygning fordrar viskositet; det går inte att flyga i supraflytande helium.
[...] Det bör här påpekas, att luftströmmens riktning efter passagen över vingen inte är densamma som vingytans; avböjningsvinkeln är inte lika med anfallsvinkeln. Detta har dock ingen betydelse för resonemanget.

Hans-Uno Bengtsson

Här en källa vars förklaring av flygplans flygförmåga är utan Coandă-effekten:

Det finns många sätt att förklara varför det går att flyga med farkoster tyngre än luft. Den grundläggande förklaringen är följande. Om man applicerar en kraft på massa blir resultatet att massan får ett hastighetstillskott i kraftens riktning. Omsatt till flygområdet gäller att flygplanets vinge genom att den är litet snedställd relativt luftströmmen ger den omströmmande luften ett hastighetstillskott nedåt, vilket innebär att vingen alstrar en lyftkraft som bär upp hela flygplanet.

Nationalencyklopedin

I det förra fallet så "klibbar" luften vid vingens ovansida, och ges därmed en nedåtriktad rörelse; i det senare fallet så är det enbart vingens vinkel som pressar ner luftströmmen.

Båda skolorna uppvisar många namn på folk som kan ofantligt mycket mer i ämnet än undertecknad någonsin kommer att kunna. Jag föredrar därför att hålla den debatten på avstånd, tills endera sidan kan utropas som vinnare.

Men det intressantaste ur faktoid-synpunkt är att denna fråga - hur kan flygplan flyga? - i oräkneliga böcker får ett enkelt, någorlunda lättbegripligt, definitivt och felaktigt svar. I själva verket är det alltså den nedåtriktade luftströmmen som står för det mesta av lyftkraften. Och ju mer man studerar detaljer som Coandă-frågan desto trassligare blir det, i såpass hög grad att frågan ytterst sett får sägas vara oavgjord (även om båda skolorna givetvis är mycket säkra på sina resp. saker).

It's scary to think there might be controversy about this issue. This is the basis of all subsonic aircraft design.

Dr. Sheila Widnall

Observera "subsonic". Vid och på andra sidan ljudvallen gäller delvis helt andra regler.

Relaterat: Hur humlan kan flyga är också något man funderat och funderar över, men däremot har ingen någonsin bevisat att det är "omöjligt".

Referenser:
Hans-Uno Bengtsson, Fågelskådning från fåtöljen (Ellerströms 2006), sid 126-128
Nationalencyklopedin: flygplan; aerodynamik
Wikipedia (eng.): Lift (force): Common misconceptions; Bernoulli's principle
John S. Denker, Av8n.com, i synnerhet 3. Airfoils and Airflow
The Straight Dope, "How do airplanes fly, really?"

Kommentera
Tipsa om denna faktoid
Sätt betyg: Jättebra | Bra | Godkänd | Dålig

Tack till alla som tipsat om den här faktoiden,
i synnerhet Andreas Engstrand och Dag Stålhandske som var först,
samt till alla som demonstrerade svårigheterna.

fler faktoider


Hexmaster! - Ett odiskutabelt faktum