Siipiprofiili

Siipiprofiili on kaasumaisessa tai nestemäisessä väliaineessa liikuvan nostovoimaa tuottavan virtaviivaisen rakenteen, esimerkiksi siiven tai potkurin, poikkileikkauksen muoto.

Siiven kärjessä olevan wingletin siipiprofiili, PSU 90-125WL

Siipiprofiilin osat. Termit: angle of attack=kohtauskulma eli vapaan virtauksen (relative wind) ja siipiprofiilin jänteen välinen kulma; chord=siipiprofiilin jänne; leading egde=etureuna; trailing edge=jättöreuna; upper camber=siiven yläpinnan kaarevuus; lower camber=siiven alapinnan kaarevuus. Kaarevuuksien summa on siipiprofiilin paksuus.

Eri siipiprofiileilla on erilaiset ominaisuudet kuten optimaalinen virtausnopeusalue, sakkauskohtauskulma, maksimaalisen nosteen suuruun. Siipiprofiilin muoto valitaan lentokoneen käytön (purjelentokone, suihkukone, ylisooninen lento jne.) ja osin sen toimintaympäristön (purjelento puhtaalla koneella, lannoituslennot, ylisooninen lento) mukaan.

Virtaava väliaine (aerodynamiikassa ilma, hydrodynamiikassa vesi) määrittää väliaineen tiheyden, viskositeetin, lämpötilan, paineen(lentokorkeus).

Siipiprofiili tuottaa pääosan nostovoimasta yläpinnan alipaineen ja virtauksen alastaitteen. Alapinnan vaikutus on alle kolmasosa syntyvästä nostovoimasta. Tämä selittää, miksi lentämisen alkuaikoina lentokoneen siivessä oli toisinaan viritetty kangas vain siiven yläpintaan. Siipiprofiilia hyödynnetään lentokoneiden lisäksi muun muassa purjelentokoneissa, liitovarjoissa ja tuuliturbiineissa.

Siipiprofiilille olennaisia parametreja

• pyöreä etureuna, jonka alueelle syntyy patopiste, jossa virtaus pysähtyy
• yleensä terävä jättöreuna
• jänteen pituus
• profiilin paksuus ja etenkin profiilin paksuimman kohdan sijainti profiilin etureunasta taaksepäin mitaten vaikuttavat profiilin nostovoimaan, vastukseen, nokka-alas-momenttiin ja sakkaukseen eli virtauksen irtoamiseen suurilla kohtauskulmilla. Paksuusjakauma määrittelee profiilin ominaisuudet, esim. sen onko profiili perinteinen vai 1950-luvulla kehitetty laminaariprofiili. Eri profiilimuodot tunnetaan niiden kehittäjien mukaan mm. NACA-, Göttingen- ja TsAGI (ЦАГИ)-profiileina.
• yleensä profiilin ja siiven yläpinta on kaarevampi kuin alapinta. Myös symmetrinen profiili käy mm. ohjainpintoihin- kuten sivuperäsin ja korkeusperäsin - ja taitolentokoneen siipiin. Siipiprofiilin suurempi kaarevuus kasvattaa siiven momenttia mutta myös maksiminostovoimaa.
• siiven pinnan tulee olla sileä, mutta virtauksen irtoamisen estämiseksi etureunan alavirrassa voidaan pintaan tehdä tahallisesti karheutta, joka muuttaa laminaarin virtauksen turbulentiksi. Laminaariprofiileissa on erityisen tärkeätä pitää siiven etureuna puhtaana, koska laminaari rajakerros ei kestä likaa jne. siiven pinnalla.

Siipiprofiilin tuottama nostovoima on verrannollinen virtauksen kohtauskulmaan siiven jänteen suhteen siihen asti, kun virtaus irtoaa sakkauskohtaukulmalla (tyypillisesti 15 astetta).

Katso myös

• Siipikonfiguraatio

Aiheesta muualla

• Kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Siipiprofiili Wikimedia Commonsissa

• Desktopaero (Arkistoitu – Internet Archive)
• UIUC siipiprofiilin geometrian tietokanta (Arkistoitu – Internet Archive)
• Airfoil & Hydrofoil Reference Application (Arkistoitu – Internet Archive)
• Joukowskin profiili
• FoilSim, NASAn profiilisimulaattoriohjelmisto (Arkistoitu – Internet Archive)
• Irrotational plane flows
• X-Foil, alisoonisen lennon profiilien laskentaohjelma (Arkistoitu – Internet Archive)
• NACA-profiilit (Arkistoitu – Internet Archive)
• NACA-4-sarjan profiilien suunnitteluohjelmisto
• Luettelo lukuisten lentokoneiden siipiprofiileista (Arkistoitu – Internet Archive)