• +31 (0)6 22 999 034
  • Dit e-mailadres wordt beveiligd tegen spambots. JavaScript dient ingeschakeld te zijn om het te bekijken.

Wat heeft het coanda effect te maken met de porositeit van je Paraglider?

In eerste instantie zou je denken dat de luchtdoorlaatbaarheid – ofwel porositeit – van je paraglider belangrijk is voor de vorm van je vleugel. De lucht stroomt immers via de cel-openingen in je glider en ‘blaast’ deze zo op. Dat geeft de paraglider de vorm van een vleugel waar je mee kunt vliegen.

En in zekere zin is dit waar. Zou het doek volkomen poreus zijn dan kan de paraglider geen lucht vasthouden en lucht die er via de openingen in stroomt zal net zo snel weer verdwijnen door het doek van de glider.

Standing on glider 200x200Maar wat blijkt, de extra druk in je glider die de vleugel vormgeeft is slechts een fractie hoger dan de omgevingsdruk. Berekeningen en metingen wijzen uit dat bij een vliegsnelheid van 40 km/h de interne druk slechts 78 pascal hoger ligt dan de omgevingsdruk. Bij een snelheid van 60 km/h is dit weliswaar opgelopen tot 180 pascal, maar is nog steeds een fractie van de druk van de omgeving.

De omgevingsdruk varieert tussen de 950 en 1050 hPa. De interne druk is dus slechts 0.78 hPa – 1.8 hPa hoger, wat slechts 1 à 2 procent is. Op de foto zie je een piloot in de lucht op het scherm van een andere piloot staan en duwt deze met gemak in!

 

Dit lage drukverschil is eenvoudig te bereiken met een doek dat weliswaar niet poreus is, maar het hoeft niet zo extreem lucht-ondoorlatend te zijn als we bij moderne gliders zien.

 

Bernouilli en Newton 300x200

De vraag waarom een vleugel eigenlijk vliegt houdt de wetenschap al geruime tijd bezig. Er zijn diverse verklaringen waarom een vleugel lift genereerd. De Bernouilli benadering, de Wervellijn methode of de Newtonische benadering zijn allemaal manieren om uit te leggen waarom een vleugel vliegt. Wat al deze benaderingen gemeen hebben is dat de lucht laminair langs de vleugel moet stromen!

 

 

Het gebied dicht bij het oppervlakte van de vleugel heet de grenslaag (in het engels Boundary Layer). In de grenslaag kunnen we zien hoe het doek van de vleugel invloed heeft op de lucht die er langs stroomt.

Boundary Layer 600x400

800px Coanda SpoonDe lucht aan de bovenzijde van de vleugel volgt de bolling van de vleugel en blijft zo laminair langs het oppervlakte van de vleugel stromen. De reden waarom de lucht dit uberhaupt doet is het coanda-effect! Het coanda-effect, ook bekend als het plafond-effect, is het verschijnsel dat een vloeistof- of gasstroom de neiging heeft een convex oppervlak te volgen, in plaats van een rechte lijn in de oorspronkelijke richting. Het principe werd door Albert Metral genoemd naar de Roemeense uitvinder Henri Coandă, die in het fenomeen geïnteresseerd raakte toen een prototypevliegtuig (de Coandă-1910) dat hij had ontwikkeld, als gevolg van dit effect ernstig beschadigd werd. Het coanda-effect heeft belangrijke toepassingen in diverse gebieden, onder andere in de luchtvaart en bij de voortstuwende werking van zeilen in de zeilsport.

Op de foto hiernaast zie je heel goed het coanda-effect. De waterstroom wordt afgebogen langs het oppervlakte van de lepel. Het zelfde gebeurt met de lucht die langs de bolle bovenkant van de paraglider stroomt!

 

Even kort samenvatten wat we nu weten: wind stroomt langs de paraglider. Door het coanda-effect volgt de wind het oppervlakte van de vleugel en wordt op deze wijze afgebogen. Door dat afbuigen van de wind kan deze mooi laminair langs de vleugel blijven lopen.

 

Boundary layer around a typical wing 4Door een te grote invalshoek van de wind (= stall !) of door verstoringen van de grenslaag kan het coanda-effect verstoord worden en zal de lucht niet meer laminair langs de vleugel worden afgebogen, maar turbulent zijn pad vervolgen. We weten natuurlijk dat als we de glider te veel afremmen deze steeds langzamer vliegt. Daardoor wordt de invalshoek van de wind steeds groter tot op een punt dat de wind het oppervlak van de glider niet meer kan volgen, loslaat en turbulent verder stroom. Omdat er dan geen laminaire stroming meer is langs de vleugel en de vleugel dus geen lift meer produceert stallen we de vleugel en komen we in een zakvlucht.

 

Maar het is niet alleen een te grote invalshoek die de laminaire stroming langs de vleugel kan verstoren.Verstoringen in de grenslaag kunnen er voor zorgen dat het coanda-effect wordt verstoord en de lucht niet meer laminair langs de vleugel stroomt maar turbulent. En dat heeft tot gevolg dat de vleugel minder lift genereert en ook dan in een zakvlucht kan komen. Imperfecties in het doek van met name de leading edge van de vleugel - insecten, beschadigingen, patches - kunnen de laminaire stroming in de grenslaag al verstoren.

Bij een paraglider met een te hoge porositeit stroomt er te veel lucht door het doek heen en verstoort zo de grenslaag en daarmee de laminaire stroming van de lucht langs de vleugel. Gevolg: de vleugel genereert geen lift en je komt in een zakvlucht.

Een vleugel met een hoge porositeit is op een hele gemene manier gevaarlijk. Is de invalshoek voldoende klein dan blijft de lucht nog wel laminair langs de vleugel stromen. Maar zodra de invalshoek (te) groot wordt, bijvoorbeeld door (te veel) remmen, wordt het effect van het 'lekkende doek' op de grenslaag zo snel groter dat al heel snel de laminaire stroming wordt verstoord. In de praktijk betekent dit dat een glider met een hoge porositeit nog wel vliegt, maar een significant hogere stall snelheid heeft! Kortom, levensgevaarlijk!

 


Paraworks Academy Editions is een 'blog'-style reeks met onderwerpen zoals "Hoe leer ik soaren", "Welk materiaal heb ik nodig?", en "Waneer is het soarbaar".