Aerodynamiikkaa

Lähes kaikki tuntevat sanan aerodynamiikka ja osaavat liittää sen jollain tavalla lentokoneisiin tai vaikkapa autojen virtaviivaisiin muotoihin. Lyhyesti ja hieman epätäsmällisesti määriteltynä aerodynamiikka on tieteenala joka tutkii virtaavan kaasun ja kiinteiden kappaleiden vuorovaikutusta.

Aerodynamiikalla on lentokoneiden lisäksi lukuisia sovelluskohteita, esimerkkinä vaikkapa edellä mainittu autoteollisuus sekä meteorologia. Uutta Formula 1 autoa suunnittelevan insinöörin käyttämä aerodynamiikan patteristo ei poikkea kovinkaan paljon lentokoneinsinöörin vastaavasta. Sen sijaan lentäjien tarvitsema aerodynamiikka on kaukana insinöörien ja tutkijoiden matemaattisesta tavasta käsitellä aerodynamiikkaa. Lentäjien on tärkeää ymmärtää aerodynamiikkaan liittyviä fysikaalisia periaatteita, mutta heidän ei tarvitse osata laskea siiven synnyttämää nostovoimaa.

Lentäjän kannalta ehkä kaikkein tärkein aerodynamiikan avulla selitettävä ilmiö on nostovoiman syntyminen. Sen avulla voidaan ymmärtää jo aika paljon siitä, miksi lentokone pysyy ilmassa ja kuinka ohjaimet toimivat. Nostovoima on, tärkeydestään huolimatta, kuitenkin vain yksi lentokoneeseen vaikuttavista voimista. Nostovoiman ja koneen lentotilan - kallistuksen ja nopeuden - yhteyttä ei nimittäin voi ymmärtää, ellei mukaan oteta myös kahta muuta purjekoneeseen vaikuttavaa voimaa: Painovoimaa ja ilmanvastusta. (Moottoripuolella on vielä neljäs koneeseen vaikuttava voima. Moottorin synnyttämä työntövoima.) Voimien ja niiden keskinäisten riippuvuuksien avulla voidaan ymmärtää kuinka ja millä ehdoilla lentokone pysyy ilmassa ja kyetään arvioimaan lentokoneen suorituskykyä.

Nostovoimaa, painovoimaa ja vastusta käyttäen ymmärretään lentokoneen käyttäytymistä ainoastaan tyynessä ilmassa ja lentotilan pysyessä muuttumattomana. Lentokonetta täytyy tietysti voida myös ohjata - sen lentotilaa täytyy voida muuttaa. Ohjaajan aiheuttamien tarkoituksellisten (tai tahattomien) lentotilojen muutosten lisäksi myös ilmakehässä esiintyvä turbulenssi vaikuttaa koneen lentotilaan. Puuskat ja pystysuuntaiset virtaukset saattavat nostaa tai laskea koneen nokkaa, kallistaa konetta tai kääntää konetta lentosuuntaan nähden vinoon. Usein kaikkea tätä yhtä aikaa.

Lentokoneen käyttäytyminen lentotilan muuttuessa riippuu sen vakaudesta tai hienommin sanottuna stabiliteetista. Staattinen vakaus määrää sen, kuinka suuri taipumus koneella on palata häiriön jälkeen aiempaan lentotilaansa. Jos koneen staattisen vakauden aste on pieni, lentäjä joutuu korjaamaan koneen lentotilaa ohjainten avulla pienenkin puuskan jälkeen. Jos kone on suunniteltu liian vakaaksi, sen lentotilaa on työlästä muuttaa edes ohjainten avulla. Dynaaminen vakaus puolestaan vaikuttaa siihen kuinka häiriön aiheuttama liike muuttuu ajan suhteen.

Sivun sisältöä on viimeksi päivitetty 12.07.2007, kello 22:57