Siipiprofiili

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


Eri siipiprofiileilla on erilaiset ominaisuudet kuten optimaalinen virtausnopeusalue, sakkauskohtauskulma, maksimaalisen nosteen suuruus. 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. E. V. Laitone, Wind tunnel tests of wings at Reynolds numbers below 70 000, Experiments in Fluids 23, 405 (1997). 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 sakkauskohtauskulmalla (tyypillisesti 15 astetta).

Katso myös
Siipikonfiguraatio

Lähteet

Aiheesta muualla

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

Luokka:Lentokonetekniikka