Nước Nga trong tôi - View Single Post

minminixi · #8 08-11-2010, 12:45

Tôi xin nói thêm chút về cái Hiệu ứng màn ranh giới.
Hiệu ứng này là hệ quả của hiệu ứng khí động học dựa vào nguyên lý Bernoulli như sau:

Trên hình là tiết diện cắt ngang A của cánh máy bay (MB) dọc theo hướng chuyển động, gọi chung là một hình dạng khí động học, chúng có đặc điểm mặt trên LỒI hơn mặt dưới:
- Khi máy bay đứng yên, áp suất không khí (KK) tác động lên mặt cánh trên và dưới như nhau, chênh lệch sinh ra do khác biệt mật độ KK tại mặt trên và dưới cánh là rất nhỏ không đáng kể.
- Khi bắt đầu chuyển động với vận tốc v, KK sát mặt cánh bị bắt buộc chuyển động từ điểm đầu D đến cuối cánh C trong cùng thời gian như nhau. Tuy nhiên do mặt trên lồi hơn nên KK chạy theo mặt trên phải đi quãng đường dài hơn so với mặt dưới, tức là phải có vận tốc lớn hơn.
- Ta tưởng tượng trên đường chạy của KK là một ống nhỏ chứa cùng lương KK như nhau, nhưng phía trên chúng DÀI hơn phía dưới và vì thế mật độ KK phải thấp hơn. Tuy nhiên xa khỏi cánh MB thì mật độ này cân bằng lại nhanh chóng.
- Lúc này cánh MB “đè” vào KK bằng các lực Td ở mặt trên và Dd ở mặt dưới (tựa như chúng “tách giãn” KK ra làm đôi). Do mật độ KK bên trên thấp hơn nên Td < Dd và các phản lực tương ứng Pt < Pd, hiệu của chúng tạo lực nâng N hướng lên trên.
- Lực nâng N bình thường phụ thuộc vận tốc chuyển động của MB và mức chênh mật độ trên hai mặt cánh, tức độ lồi của cánh, trong điều kiện biên vô hạn (vì KK dễ bị nén ép nên chỉ bay khỏi mặt đất 5-6m là coi như biên vô hạn), mật độ KK cân bầng tại điểm cách cánh MB một khoảng phụ thuộc tỉ lệ thuận vận tốc và tỉ lệ nghịch mật độ môi trường.
Vào thời kỳ đầu của kỹ thuật hàng không người ta chưa áp dụng được hiệu ứng này do ttốc độ MB còn thấp nên ta thấy các MB hồi thế chiến 1 có cánh chỉ là màn vải, chỉ dùng hiệu ứng nâng như cánh diều. Vì dùng lực cản KK làm lực nâng nên v bị giới hạn. Vào những năm 20 với những động cơ mạnh hơn tạo sức đẩy cao mới cho phép dùng hiệu ứng này vào cấu tạo cánh MB. Các MB cánh quạt tạo luồng gió từ cánh quạt kéo phía trước nên giúp MB không cần v quá lớn vẫn đạt hiệu ứng khí động. Thay KK bằng nước thì lực nâng còn lớn hơn nhiều.
Hiệu ứng màn ranh giới xuất hiện thế nào:
- Lúc cánh MB chỉ cách mặt đất (MĐ) vài ba mét, tức độ cao h nhỏ hơn khoảng ½ chiều dài L của cánh MB, với một vận tốc nhất định (300-400km/h) thì phần KK giữa cánh MB và MĐ có biên chặn là chính chúng (tức cánh MB và MĐ) khiến điểm cân bằng mật độ nằm xa hơn biên này, làm cho lực Pd tăng cao hơn bình thường, tạo lực nâng N lớn hơn hẳn. Điểm cân bằng mật độ KK bên dưới bây giờ nằm lệch về phía sau cánh.
- Mặt đất hay nước có tác dụng gần như nhau do nước không chịu nén ép, nhưng mặt nước sẽ lõm xuống ở phần dưới cánh này một chút.
- MB khi cất cánh cũng luôn có hiệu ứng này khiến vận tốc cất cánh chỉ cần khoảng trên dưới 300km/h, nhưng vì thế nó bị “rơi trở lại một chút sau khi cất khỏi mặt đất 5-6m khi hết hiệu ứng này làm ta cảm thấy hơi bị “hẫng” lúc MB vừa rời mặt đất. Lúc hạ cánh thì ngược lại chúng khiến ta bị cảm giác “nặng” ngay trước khi bánh MB chạm đất, và cũng dễ gây tai nạn mất thăng bằng nếu MB có trục trặc. Vì vậy người ta thường phải hạ cánh bằng tay và đường tiếp đất có dạng hypecbol, việc cất cánh có thể tự động hóa dễ hơn hạ cánh là do vậy.

Nếu gọi là hiệu ứng màn chắn thì chưa chính xác lắm, dễ lẫn với trường hợp màn chắn âm thanh khi MB có vận tốc sát Mach 1. Nó là “màn nâng” thì dẽ hiểu hơn.
Màn nâng nói trên còn được tăng điều kiện biên trong các xe đệm KK, chạy trên cả mặt đất và nước. KK nén ở đây được dồn xuống gầm xe, bao quanh là màn cao su chặn cho KK thoát ra từ từ, tăng áp suất trong gầm xe lên cao rồi mới phun ra xunh quanh. Thiết bị kiểu này phải dùng lực kéo bằng cánh quạt, và tốc độ chỉ cần thấp như ôtô thường, khi đứng thì lại giống như trực thăng.
Các xe hơi có dạng khí động học giống cánh MB nên càng chạy nhanh càng bị “bốc” nhé lên trên, nhất là đầu xe, nếu trên 120km/h thì dễ mất lái bánh trước khi mặt đường có nước. Xe đua F1 ta thấy có cánh phía sau là để điều chỉnh độ bám và khắc phục hiệu ứng này.
Chi tiết hơn thì phài hỏi các bác phi công như bác Mig21, tôi chỉ xin tóm tắt vậy cho dễ theo dõi, bỏ qua các công thức và lý thuyết rắc rối.
Về năm sinh cái “ máy bay bề mặt” thì anh Kok đã nói ngay trong bài đầu rồi.

Có 2 thành viên gửi lời cảm ơn minminixi cho bài viết trên:
Kóc Khơ Me (09-11-2010), Old Tiger (08-11-2010)