Něco málo o aerodynamickém středu
1. část

V rubrice „Co je co,…“ je uvedena poznámka o aerodynamickém středu profilu, křídla a letounu (modelu). Nyní ji trochu rozvedeme, protože tento fenomén je velmi důležitou součástí stabilit létajících strojů a my se domníváme, že i když použijeme již nyní trochu více teoretických povídání, bude účelné věnovat mu nezbytnou pozornost hned zpočátku. A to i přesto, že s prouděním kolem profilů, nosných a ocasních ploch, listů rotorů a vrtulí a jejich účinky a důsledky na trojrozměrný pohyb vzduchem vás seznámíme později.

Připomeňme například následující skutečnosti s nimiž je určitě část čtenářů těchto stránek seznámena. Jde o profil. Ten(nebo ty) má nějaký tvar podél svoji hloubky. Z něj pak můžeme odvodit jeho dvě geometrické charakteristiky, kterými jsou tloušťka a prohnutí profilu. Při povrchnějším seznamování s nimi se obvykle spokojíme s tím, že známe jejich maximální hodnoty a jejich polohy na profilu.

Obr. 1

Na obr.č.1 je schéma kdy na profil (křídlo nekonečného rozpětí) působí vztlak, tíha a moment.

Vztlak vznikne velmi často na profilech vhodného tvaru a tloušťky. S tíhou jsme obeznámeni od doby kdy jsme začali jako tvorové vznikat, takže nic neobvyklého.

Co je to ale ten moment???

Stručně vysvětlím. Na obr.č.1 je znázorněn příklad působiště vztlaku, v tomto případě před těžištěm křídla nekonečného rozpětí. K tomu však dojde jen při jednom jediném úhlu náběhu tohoto křídla. Při jiných úhlech náběhu, k nimž obvykle dochází za letu, se působiště vztlaku posouvá dopředu či dozadu(zatím bez dalšího vysvětlování).

Pak také existuje jeden úhel náběhu, pro prohnuté profily záporný(vzhledem ke směru letu), při němž je celkový vztlak roven nule. Při tom na horní zadní straně je malý vztlak působící vzhůru a na přední spodní straně stejně velký vztlak působící ale dolů. Takto vzniklá dvojice sil nedává žádnou výslednicí, ale vytváří moment snažící se překlopit křídlo jeho přední částí směrem dolů. Tento jev zde zastupuje moment M. Je to moment náležející stavu kdy profil nevykazuje žádný vztlak. U souměrných profilů je to jednodušší.

Na profilu existuje, na štěstí, jedno místo zvané aerodynamický střed, ležící přibližně v jedné čtvrtině hloubky, vůči kterému má moment M stálou hodnotu, ať se mění úhel náběhu jakkoliv.

Stvoření pojmu aerodynamický střed je výhodné pro počítání výkonů a vlastností létajících strojů. Dovoluje totiž, na rozdíl od skutečností, nahradit skutečnou neustále se měnící polohu působiště vztlaku, předpokladem, že vztlak působí stále v místě aerodynamického středu, ale jen společně s momentem. Viz obr.č.2 nahoře. Ve výpočtech je pak poloha vztlaku(jeho součinitele) stálá, moment při nulovém vztlaku neměnný a proto stačí získat vždy jen velikost vztlaku(na úhlu náběhu a rychlosti letu). Jeho působiště je vždy v aerodynamické středu profilu(křídla nekonečného rozpětí).

Ve skutečnosti není poloha aerodynamického středu přesně v jedné čtvrtině hloubky profilu a ani neleží vždy na jeho tětivě. Tyto odchylky jsou však pro běžné technické výpočty nepodstatné, jak se můžete přesvědčit z obr.č.2 dole a z obr.č 3. Zde jsou polohy aerodynamických středů pro čtyři vybrané profily NACA uvedeny.

Tak to bylo něco málo o aerodynamickém středu profilu. Příště se to bude týkat nosné plochy a celého létajícího stroje, ať již malého či velkého.

Obr. 2

Obr. 3

Použité prameny
NACA Report č. 824 z r.1945
Prof.Ing.Václav Brož-Aerodynamika nízkých rychlostí, ČVUT Praha , 1995
Vlastní archiv