Määritelmät ja nimitykset
5.1 Yleisiä määritelmiä
Tässä osiossa esitetään seuraavat aiheet:
- Ilmailun mittayksiköt
- Vektori ja vektoreiden yhteenlasku
- Nopeusjakauma
- Virtaviiva
- Painejakauma
- Painelajit: staattinen paine, patopaine, kineettinen eli dynaaminen paine, kokonaispaine
Ilmailun mittayksiköt:
Ilmailussa käytetään periaatteessa SI-yksiköitä, mutta lentosuorituksen aikana osa suureista on sovitettu lähemmäksi käytäntöön sopiviksi. Tällaisia ovat mm.:
- lentonopeus, joka ilmoitetaan usein solmuissa, eli merimailia/tunnissa (kt) eli 1 kt = 1852 m/h. Merimaili on yksi kaariminuutti pitkin isoympyrää, mikä helpottaa lentosuunnistusta, koska kartoissa on yleensä leveys- ja pituusasteikot. Yleinen yksikkö nopeudelle on myös mph eli mailia tunnissa, jota käytetään Englannissa ja USA:ssa. Yksi maili on 1 609,344 metriä. Etenkin sotilasilmailussa käytetään lisäksi km/h yksikköä.
- Lentokorkeus ilmoitetaan yleensä jaloissa, mikä johtuu siitä, että lentopinnat on määritelty jaloissa. Tällöin korkeusporrastus perustuu 1013.2 hPa mittariasetukseen. Sotilasilmailussa käytetään myös metriä.
Täydellinen luettelo selityksineen on lähteessä: International Standards and Recommended Practices, Annex 5, Units of Measurement to be Used in Air and Ground Operations ed.5, International Civil Aviation Organisation (ICAO), July 2010
Vektori.
Vektorisuure on suure, jolla on suunta, suuruus ja vaikutussuora. Vektorisuureita ovat esimerkiksi nopeus, kiihtyvyys, voima, momentti jne. Vektorisuuretta kuvataan nuolella, joka piirretään vaikutussuoralle siten, että sen kärki osoittaa vaikutussuuntaan ja pituus ilmaisee suuruuden. Vektoria saa siirtää pitkin vaikutussuoraansa.
Vektoreiden yhteenlasku:
Haluttaessa laskea yhteen kaksi vektoria A ja B, ks. kuva, siirretään ne molemmat vaikuttamaan vaikutussuoriensa leikkauspisteeseen, jonka jälkeen piirretään kärkien kautta suorat, jotka muodostavat suunnikkaan, jonka toisena kylkenä ovat itse vektorit. Tämän suunnikkaan voimien vaikutuspisteestä piirretty lävistäjä on vektoreiden summa. (Toinen lävistäjä on erotus.)
Nopeusjakauma
Nopeusjakauman avulla kuvataan nopeuden muutosta eri etäisyyksillä kappaleen pinnan läheisyydessä. Nopeusjakauma saadaan piirtämällä viiva pinnan läheisyydessä olevien nopeusvektoreiden päiden kautta.
Painejakauma
Painejakautuma kuvaa paineen vaihtelua pitkin kappaleen pintaa. Painejakautuma piirretään siten, että kuhunkin kappaleen pinnan kohtaan piirretään kohtisuoraan pintaa vastaan vektori, jonka suuruus riippuu paineesta. Näiden vektoreiden kärkipisteiden kautta piirretty viiva kuvaa paineen muutosta kappaleen pinnalla. Vektorit jätetään yleensä pois, kun jakauma esitetään ja tyydytään pelkästään + ja – merkkeihin osoittamaan, onko paine ympäristöä suurempi vai pienempi.
|
Staattinen paine
Staattinen paine on vapaan ilman paine eli paine, jonka virtauksen mukana vastusta synnyttämättä liikkuva paineanturi mittaa. Ilmanpaine tietyllä korkeudella ilmoitetaan staattisena paineena. Kansainvälinen ilmakehä määrittelee staattisen paineen riippuvuuden lentokorkeudesta.
Patopaine
Patopaine on paine, joka syntyy, kun virtaus saatetaan adiabaattisesti lepoon. Se on patopisteessä vallitseva paine. Patopisteessä virtaus jakaantuu esimerkiksi siiven ylä- ja alapuoliseen virtaukseen.
Pitotpaine
Pitotpaine on pitotputkella mitattu virtauksen suuntainen paine. Alisoonisessa alueessa se on yhtä suuri kuin patopaine. Pitot-putki on sijoitettu paikkaan, johon virtaus osuu mahdollisimman esteettömästi. Ylisoonisessa virtauksessa pitot-paine poikkeaa patopaineesta sitä enemmän mitä korkeapi Machin luku on.
|
Kineettinen eli dynaaminen paine
Kineettinen paine (= ½ r V2) on puolet väliaineen tiheyden ja virtausnopeuden neliön tulosta. Tämä paine on aerodynamiikan kaavoissa hyvin usein esiintyvä suure, joka on yhtä suuri kuin staattisen paineen lisäys pisteessä, johon virtaus on pysähtynyt (esim. patopiste). Se vastaa ilmavirran liikenopeuteen sisältyvää painetta, joka tulee esiin, kun liike pysäytetään. Kineettisen paineen määrittelyä varten tarvitaan tieto tiheyskorkeudesta.
Kokonaispaine
Kokonaispaine on kussakin virtauksen kohdassa staattisen paineen ja kineettisen paineen summa. Virtauksen hidastuessa kineettisen paineen osuus pienenee mutta staattisen paineen osuus kasvaa saman verran. (Bernouillin laki)