Liftkracht

Liftkracht

Een vliegtuig, in de klassieke zin, kan vliegen dankzij zijn voorwaartse snelheid. Als de vleugel met de voorrand iets omhoog in de wind staat, ontstaat er door de beweging een reactiekracht die het vliegtuig omhoog drukt, de zogenaamde lift of draagkracht. Deze lift compenseert het gewicht (als gevolg van de zwaartekracht) van het vliegtuig. Zolang het vliegtuig dus voldoende snelheid heeft, blijft het in de lucht. De kracht van de lift kan berekend worden met de volgende formule:

L = {\textstyle{1 \over 2}}C_l \cdot \rho \cdot V^2 \cdot S

Hierin is:

L = Liftkracht [N]
V = snelheid [m s-1] van de lucht ten opzichte van het vliegtuig.
ρ = dichtheid [kg m-3] van de lucht.
S = Oppervlakte van de vleugel.
Cl = Liftcoëfficiënt.

De liftcoëfficiënt hangt af van zowel de eigenschappen van het vleugelprofiel, als van de invalshoek. Ook hoe groter de invalshoek, hoe groter de liftkracht en, zie formule, hoe groter het vleugeloppervlak of de snelheid is, hoe groter de lift is. Als nu een vliegtuig gaat landen, moet het langzamer gaan vliegen. Daardoor neemt de liftkracht sterk af (2 x zo langzaam, 4 keer minder lift, want kwadraat!), terwijl het gewicht gelijk blijft. Een beetje minder lift is gewenst omdat het vliegtuig naar beneden moet, maar om te voorkomen dat het vliegtuig neerstort, moet de lift ondanks de lagere snelheid toch ongeveer gelijk blijven. Dit kan op twee manieren: de invalshoek vergroten (door de neusstand te verhogen), of door de vleugelvorm sterker te krommen.

Het is daarom dat een vliegtuig -om te landen- langzaam vliegend met de neus omhoog komt aangevlogen. Om nog langzamer te kunnen vliegen laat het zijnwelvingskleppen (Eng. flaps) uit waardoor het vleugeloppervlak krommer en groter wordt en dus de liftcoëfficiënt weer toeneemt. Zo behoudt het vliegtuig bij dalende snelheid een liftkracht die gelijk is aan zijn gewicht. De schuine stand en de welvingskleppen zorgen wel voor veel meer luchtweerstand. Deze moet gecompenseerd worden met een hogere stuwkracht van de motor. Hoe langzamer het vliegtuig vliegt, hoe boller en schuiner de vleugel moet staan, hoe meer vliegweerstand er is en hoe harder de motor moet draaien (in tegenstelling tot rijden, dat kost minder energie naarmate de snelheid lager is).

Daar ook de luchtdichtheid een rol speelt, heeft dit invloed op het opstijgen en landen op een hoogvlakte of bij hitte, en op de lengte van de start- en landingsbaan. Op grote hoogte of bij grote hitte is de lucht veel ijler en heeft het vliegtuig een veel langere startbaan nodig om zo snel te kunnen rijden dat de liftkracht groter is dan het gewicht. Bij voldoende snelheid brengt de piloot met het staartvlak de neus omhoog waardoor met de hoek ook de lift op de vleugel toeneemt. Die enorme lifttoename is nodig om het gigantische gewicht van het vliegtuig omhoog te krijgen.

Tags:

| |