Tak teda trochu k proudění vzduchu okolo profilu křídla a co se tím všechno dá dělat.
Experiment: vezmeme rovnou tenkou desku se zaoblenými hranami a umístíme jí do větrného tunelu tak, aby její tětiva byla souběžná s proudem vzduchu. poté začneme tuto desku ofukovat vzduchem o velmi mírné rychlosti a přitom na ní měříme síly jak ve směru proudu, tak v jeho kolmé rovině. Zpočátku sledujeme, jak vzduch poslušně obíhá v uspořádaném proudu okolo desky. Pak začneme zvyšovat rychlost. Téměř lineárně narůstá síla ve směru proudění způsobená čelním odporem, ale proud zůstává nezměněn. Až najednou a to skokově, síla značně vzroste, protože vzrostl odpor. Proud vzduchu se na obou stranách začal v okolí desky motat v jakýchsi spirálách, postupujících od náběžné hrany k odtokové. V tuto chvíli dosáhlo Reynoldsovo číslo své krytické hodnoty a proudění se změnilo z laminárního na turbulentní.
Reynoldsovo číslo je bezrozměrné číslo, Re = v . l / u ,kde v je rychlost, l je charakteristický rozměr (průměr koule, hloubka křídla atp.) a u je kinematická viskozita vzduchu a můžeme ho interpretovat jako poměr setrvačné a vazké síly.
Když tento pokus zopakujeme s tím, že desku mírně odkloníme od směru proudu, cca o 5° úhlu náběhu, můžeme současně měřit i vztlak této desky. Zjistíme, že při stejné rychlosti dojde ke stejnému jevu, tedy ke skokovému přechodu laminárního proudění k turbulentnímu. Co je ale důležité, síla kolmá na směr proudu - vztlak - zůstává nezměněn.
Takže pane doktore, turbulentní proudění neznamená nižší vztlak. Jediné co to znamená je větší odpor. U motoráku se to vyrovná tahem pohonné jednotky, ale u větroně to znamená čumák dolů, aby se udržela stejná rychlost, což se tedy projeví nižší klouzavostí ale ne snížením vztlaku.
Budeme pokračovat v experimentu, a to tak, že budeme za stálého laminárního proudění při hodnotě cca 95% kritického Re plynule zvyšovat úhel náběhu. V určitém okamžiku zaznamenáme skokový pokles vztlaku a opticky budeme sledovat, jak na horní straně se laminární proud utrhl od povrchu a vytvořil vír jak voda pod jezem. Došlo k utržení proudnic a u letadla by to znamenalo divokou jízdu. Když při tomto nastavení desky začneme zvyšovat rychlost proudění, tak opět při kritickém Re dojde k přechodu laminárního proudu do turbulentního, ale krom skokového zvýšení odporu zaznamenáme i skokový nárůst vztlaku. Přitom můžeme pozorovat, že turbulentní proudění i na horní hraně křídla způsobilo, že zmizel vír a toto turbulentní proudění se již opět drží povrchu desky. Můžeme pokračovat dál, cca při 105% Re, a zjistíme, že sice při dalším zvyšování úhlu náběhu dojde i při turbulentním proudění k odtržení proudu od vrchního povrchu desky, ale bude to při mnohem vyšší rychlosti.
Pokud desku upravíme tak, že na horní hranu přechodu mezi zaoblením náběžné hrany a rovné části umístíme turbulátor (třeba přilepíme špagátek), pak zjistíme, že na této horní hraně dojde k přechodu proudění do turbulentního mnohem dříve, než bylo původní kritické Re. Tedy k utržení proudu při 95% kritického Re u takovéto desky s turbulátorem dojde až při vyšším úhlu náběhu.
Stejného efektu dosáhneme, když náběžnou hranu odřízneme pod úhlem cca 30° od svislice a tuto část přiděláme k desce se zachováním malé štěrbiny mezi náběžkou a zbytkem. Postačí štěrbina v tloušťce prořezu. Vlastně se tak vytvoří slot. U něho dochází k tomu, že část vzduchu, který by jinak šel po spodní hraně desky profoukne štěrbinou na horní hranu a tam způsobí vznik turbulentního proudění nárazem do laminárního proudu obtékajícího horní část náběžky. Výhodou je však menší odpor než u jednoduchého turbulátoru a zachování výhody turbulentního proudění a tedy i většího úhlu náběhu při této rychlosti.
Pokud toto ještě doplníme o další řez desky v cca 70% hloubky jejího profilu a tentokrát její konec připojíme krom štěrbiny ještě se sesazením odtokové hrany o cca 5° dolů, vytvoříme tak vlastně prohnutí desky (profilu) a zároveň štěrbinovou klapku.
ta pak umožní ještě další zvýšení úhlu náběhu, neboť další proud vzduchu zespodu zvýší energii turbulentního proudu a udrží jej ještě o něco déle na povrchu.
Dopad to má však i opačný, neboť u rychle se pohybujících a velkých letadel je vesměs proudění turbulentní. Vždy se pohybují v režimu nadkritického Re, ale zvyšování energie v horním turbulentním proudu jim umožňuje se pohybovat nižší rychlostí, než by to bylo při zcela hladkém profilu.
Proto u speciálů, od kterých se vyžaduje krátká vzletová a přistávací dráha se občas dělají i víceprvkové sloty, které dokonce svojí konfigurací při otevření i více zakřivují profil ve spojení s vícelamelovými štěrbinovými klapkami.
Od štěpných klapek se naopak v dnešní době upouští, neboť tyto neovlivní odtržení proudu z horní hrany profilu a pouze zvětšují odpor, neboť za nimi dochází k víru s vysokou rychlostí vzduchu a tedy s poklesem lokálního tlaku, který křídlo nasává zpět.
Snad to je pochopitelně a srozumitelně vyvosleno 
|
|
