Die Überschallbereichsregelung wird verwendet, um den Widerstandsanstieg zu verringern, der auftritt, wenn Flugzeuge das transsonische Regime passieren. Obwohl es experimentell validiert wurde, was ist die theoretische/physikbasierte Begründung, warum die Flächenregelung den Luftwiderstand verringert?
Ich weiß, dass die folgende Antwort darauf hindeutet, dass es sich einfach um eine "Regel" handelt, aber könnte jemand mehr Licht ins Dunkel bringen, WARUM die Flächenregeltechnik funktioniert? ( Was ist die "Bereichsregel"? )
Das liegt daran, dass das Bernoulli-Prinzip bei und oberhalb von Überschallgeschwindigkeit zusammenbricht.
Wenn ein Atom im Unterschallbereich beschleunigt wird, hat es nicht viel Zeit, um einen festen Ort herumzuschieben (es geht schnell an diesem Ort vorbei). Dabei sinkt der statische Druck mit steigender Drehzahl. Dabei können sich die Nachbaratome, die sich auch weniger abstoßen, zusammenschließen.
In der Metapher von Busemann und Whitcomb wird die Luftröhre dünner.
Im Überschallfluss bricht, ähnlich wie bei Stoßwellen, die Kommunikation zwischen Atomen zusammen. Sie bewegen sich zu schnell, als dass die Luft den Effekt der schnellen Bewegung ausführen könnte (Druckstörungen können sich nicht ausbreiten), und daher wird die Luftröhre nicht kleiner. Dies führt zu einer Erhöhung des Luftwiderstands gegenüber dem berechneten; Anstatt dass die Röhren kleiner werden, bleiben sie groß und schnell.
Der Widerstandsanstieg ist am größten, wenn eine plötzliche Querschnittsänderung auftritt. Betrachten Sie zuerst die Vorderseite einer Schachtel im Vergleich zu einem kegelförmigen Ende.
Die Überschallflächenregel zielt darauf ab, die Querschnittsgröße des gesamten Fahrzeugs ohne abrupte Änderungen konstant zu halten. Wenn es nicht möglich ist, den Rumpf dort zu verdünnen, wo der Flügel darauf trifft, ist es auch eine Option, ihn allmählich zu verdicken, bevor der Flügel beginnt.
Die nicht kleiner werdenden Rohre und der Gesamtquerschnitt des Fahrzeugs waren die Begründung für die Flächenregelung.
Referenz und weiterführende Lektüre: Kapitel 5 - Die Whitcomb-Bereichsregel - Von der Ingenieurwissenschaft zur Big Science, via NASA .
Robert DiGiovanni
Nick Hügel