Fizyka Smoleńska
Piszę o rzeczach pięknych: fizyce, lotnictwie, wszechświecie i superkomputerach. Ale też o smutnych: wyjaśniam katastrofę smoleńską. Odsłaniam manipulacje oszustów politycznych i nieuków, ich pseudonaukę o nazwie "fizyka smoleńska". Fot.: Lot nad Hudson
118 obserwujących
90 notek
923k odsłony
  4265   0

2. Efekty strug odrzutowych Tu-154 lecacego tuz nad ziemia

Pierwsza zagadka jaką się zajmę, na rozgrzewkę, to dlaczego drzewa i "śmieci" kolo brzozy nie zostały spalone/zwęglone i dlaczego domek działkowy pana Bodina tam stojący nie został zdmuchnięty jak w bajce o wilku i trzech kózkach.

Lecący w okolicy brzozy Tu-154M kierował w stronę ziemi trzy silne, gorące strugi gazów spalinowych z jego pokaźnych silnikow D30-KU-TU154. Każdy z nich to wersja bez dopalacza silnika napędzającego Miga 31 do wysokich prędkości ponaddźwiękowych, ciąg maksymalny powyżej 10 ton, przepustowość 260 kg powietrza na sekundę, temperatura gazow za turbina okolo 500oC, a ich predkość to 400 m/s przy starcie. Jest to mocny silnik, dość powiedzieć, że suma ciagu 3 z nich w Tu-154 to 31% ciężaru maksymalnego samolotu. To dużo lepiej, niż ciąg śmigła rowny ok. 20% ciężaru akrobacyjnego, lekkiego samolotu. Dla zapoznania się z samolotem mogę polecić podręcznik dla załóg (Бехтир et al., 1997; literatura wymieniona jest na marginesie bloga, tę cenną pozycję znalazlem gdzieś na internecie darmowo w postaci pdf-a).

A więc nie wiadomo... może tak właśnie powinno się stać, może #101 będąć 5-10m nad ziemią powinien był spalić gałęzie i zamieść wszystko pod soba? żobaczmy, co powie fizyka.

SAMOLOT

 

skrzydlo samolotu scielo brzoze na wysokosci 5.1 do 5.4m nad terenem (pozostaly pien ma 5.1 m wysokosci).  na jakiej wysokosci byl wtedy silnik? skrzydlo ma niewielki kat anhedralny 1.1o(opuszczenia skrzydel w dol wzduz ich rozpietosci) ktory mozna zaniedbac. kadlub ma 3.8 m srednicy, z zalaczonego rysunku widac, ze w pozycji poziomej kadluba dysze silnikow bocznych leza nizej, niz silnika srodkowego, ich srodki na wysokosci okolo 1.6 m nad poziomem ciecia w skrzydle. w poziomie, dysze sa w odleglosci 16 m za punktem lezacym na 1/4 profilu skrzydla widzianego w rzucie na rysunku, tam gdzie jest mniej wiecej srodek masy samolotu. to odpowiada zaledwie 6-8 m wzdluz dlugosci samolotu od konca

urwanej lotki skrzydla do polozenia dyszy silnika bocznego.

 

samolot byl jednak pochylony o okolo +13o, czyli 13 stopni nosem w gore. [pochylenie = obrot wokol osi przechodzacej przez srodek masy i biegnacej wzdluz rozmachu skrzydel, przechyl = obrot wokol osi lecacej wzdluz samolotu, na wysokosci srodka masy].

 

jest jeszcze kwestia niewielkiego lewego przechylu samolotu w momencie brzozowym. 2.5 stopnia (zal. do rap. millera, rys . 17). nie bede tu spekulowal dlaczego. (mozliwa, ale pewnie glupia hipoteza ktora wymyslilem, to to ze 2-gi pilot pierwszy wypatrzyl ziemie po swojej prawej stronie samolotu i pociagnal wolant w lewo.  z niejasnych powodow byl tak czy owak maly przechyl, wiec trzeba dodac 11m *sin(2.5o) ~0.5m do h lewego silnika:

wysokosc nad terenem _najnizszej_ dyszy wynosila zaledwie

h = 5.2 m + 1.6 m - sin(13 stopni)*6 m +11m * sin(2.5o) = 5.9  m~ 6 m

* * *

silniki sa zamontowane na kadlubie Tu-154M w ten sposob, ze dysze pochylone sa 1o w dol; widziane z gory, osie silnikow zbiegaja sie do siebie kazda pod katem 4 stopni do osi kadluba. dlatego struga wylatywala do tylu pod katem 14o do horyzontu.

teren pod samolotem nie byl plaski, tylko wznosil sie w kierunku ruchu o srednio 2.3o stopnia, por. zalacznik do raportu millera). kat pomiedzy struga a terenem wynosil 14o-2.3o = 11.7o czyli okolo 12o. (nawet jesli wstawiam w obliczeniach posrednich wiecej cyfr znaczacych, to te katy sa znane z dokladnoscia nie lepsza niz 1-2 stopnie). jesli struga silnika bylaby linia prosta, przecielaby teren w odleglosci

x = h/tan(11.7o) = 5.9 m /tan(11.7/57.3) ~ 29 m

za samolotem, a jej dlugosc bylaby tez okolo 29 m.

struga nie byla jednak prosta, poniewaz zwalniajac swoj bieg podlegala coraz wiekszemu spychaniu przez wiatr wzgledny (o szybkosci ~270 km/h) w kierunku tegoz, czyli

w kierunku 4 stopni ponizej horyzontu, gdyz samolot wznosil sie. bo gdyby sie nie wznosil, wiatr wzgledny wialby poziomo i struga staralaby sie w koncu przyjac kierunek poziomy. otoz ten efekt jest dosc wazny. [zapomnialem o nim poczatkowo!]. zaznaczam to juz tutaj,ze prawdziwa odleglosc na ktorej srodek strugi staral sie uderzyc w grunt to nie 29m od samolotu, a wiecej, bo pod koniec kat nachylenia strugi do gruntu byl kilka stopni mnijeszy niz 12o. ale zeby to oszacowac, trzeba zapoznac sie z tym jak podrozuje struga.

 

STRUGA TURBULENTNA

struga byla turbulentna, nie laminarna. fizyka wszystkich strug turbulentnych na swiecie jest prosta i fajna. sa one do siebie wszystkie bardzo podobne. na przyklad, wszystkie strugi turbulentne wlatujace do nieruchomego osrodka, juz ~10 srednic dyszy poza nia, maja ksztalt stozka o kacie rozwarcia okolo ok. 10o i charakterystycznym, uniwersalnym profilu predkosci wewnatrz strugi: na osi predkosc jest najwieksza i spada jak krzywa dzwonowa ku zeru w odleglosci niewiele wiekszej niz 2*r1/2 (r1/2 to odleglosc od osi, gdzie przeplyw odbywa sie ze srednia predkoscia rowna polowie predkosci na osi, czyli jak bede pisac, polowie v0(X) ).

Lubię to! Skomentuj10 Napisz notkę Zgłoś nadużycie

Więcej na ten temat

Komentarze

Inne tematy w dziale Polityka