1. Опір при нульовій підйомної силі [ правити | правити код ]
2. Індуктивний опір в аеродинаміці [ правити | правити код ]

Лобове опір - сила , Що перешкоджає руху тіл в рідинах і газах. Лобове опір складається з двох типів сил: сил дотичного (тангенціального) тертя , Спрямованих уздовж поверхні тіла, і сил тиску , Спрямованих по нормалі до поверхні. Сила опору є дисипативної силою і завжди спрямована проти вектора швидкості тіла в середовищі. Поряд з підйомної силою є складовою повної аеродинамічної сили.

Сила лобового опору зазвичай представляється у вигляді суми двох складових: опору при нульовій підйомної силі і індуктивного опору. Кожна складова характеризується своїм власним безрозмірним коефіцієнтом опору і певною залежністю від швидкості руху.

Лобове опір може сприяти як обмерзання літальних апаратів (при низьких температурах повітря), так і викликати нагрівання лобових поверхонь ЛА при надзвукових швидкостях ударної іонізацією .

Опір при нульовій підйомної силі [ правити | правити код ]

Ця складова опору не залежить від величини створюваної підйомної сили і складається з профільного опору крила, опору елементів конструкції літака, що не вносять вклад в підйомну силу, і хвильового опору. Останнє є суттєвим при русі з близько-і надзвуковою швидкістю, і викликано утворенням ударної хвилі, яка забирає значну частку енергії руху. Хвильовий опір виникає при досягненні літаком швидкості, відповідної критичного числу Маха , Коли частина потоку, що обтікає крило літака, набуває надзвукову швидкість. Критичне число М тим більше, чим більше кут стріловидності крила, ніж більш загострена передня кромка крила і чим воно тонше.

Сила опору спрямована проти швидкості руху, її величина пропорційна характерною площі S, щільності середовища ρ і квадрату швидкості V:

X 0 = C x 0 ρ V 2 2 S {\ displaystyle X_ {0} = C_ {x0} {\ frac {\ rho V ^ {2}} {2}} S} C x 0 {\ displaystyle C_ {x0}} - безрозмірний аеродинамічний коефіцієнт опору , Виходить з критеріїв подібності, наприклад, чисел Рейнольдса і Фруда в аеродинаміці.

Визначення характерною площі залежить від форми тіла:

• в найпростішому випадку (куля) - площа поперечного перерізу;
• для крил і оперення - площа крила / оперення в плані;
• для пропелерів і несучих гвинтів вертольотів - або площа лопатей, або ометаєма площа гвинта;
• для підводних об'єктів обтічної форми - площа смачиваемой поверхні;
• для довгастих тіл обертання , Орієнтованих уздовж потоку (фюзеляж, оболонка дирижабля) - наведена Волюметричне площа, рівна V2 / 3, де V - об'єм тіла.

Потужність, необхідна для подолання цієї складової сили лобового опору, пропорційна кубу швидкості (P = X 0 ⋅ V = C x 0 ρ V 3 2 S {\ displaystyle P = X_ {0} \ cdot V = C_ {x0} {\ dfrac {\ rho V ^ {3}} {2}} S} ).

Індуктивний опір в аеродинаміці [ правити | правити код ]

Індуктивний опір ( англ. lift-induced drag) - це наслідок освіти підйомної сили на крилі кінцевого розмаху. Несиметричне обтікання крила призводить до того, що потік повітря збігає з крила під кутом до набігаючого на крило потоку (т. Н. Скіс потоку). Таким чином, під час руху крила відбувається постійне прискорення маси повітря, що набігає в напрямку, перпендикулярному напрямку польоту, і направленому вниз. Це прискорення, по-перше, супроводжується утворенням підйомної сили, а по-друге - призводить до необхідності повідомляти прискореному потоку кінетичну енергію. Кількість кінетичної енергії, необхідне для повідомлення потоку швидкості, перпендикулярної напрямку польоту, і буде визначати величину індуктивного опору. На величину індуктивного опору впливає не тільки величина підйомної сили (так, в разі негативної роботи підйомної сили напрямок вектора індуктивного опору протилежно вектору сили, зумовленої тангенсальная тертям), але і її розподіл за розмахом крила. Мінімальне значення індуктивного опору досягається при еліптичному розподілі підйомної сили за розмахом. При проектуванні крила цього домагаються наступними методами:

• вибором раціональної форми крила в плані;
• застосуванням геометричній і аеродинамічній крутки;
• установкою допоміжних поверхонь - вертикальних законцовок крила.

Індуктивний опір пропорційно квадрату підйомної сили Y, і обернено пропорційно площі крила S, його подовження λ {\ displaystyle \ lambda} , Щільності середовища ρ і квадрату швидкості V:

X i = C xi ρ V 2 2 S = C y 2 π λ ρ V 2 2 S = 1 π λ Y 2 ρ V 2 2 S {\ displaystyle X_ {i} = C_ {xi} {\ frac {\ rho V ^ {2}} {2}} S = {\ frac {C_ {y} ^ {2}} {\ pi \ lambda}} {\ frac {\ rho V ^ {2}} {2}} S = {\ frac {1} {\ pi \ lambda}} {\ frac {Y ^ {2}} {{\ frac {\ rho V ^ {2}} {2}} S}}}

Таким чином, індуктивне опір вносить істотний внесок при польоті на малій швидкості (і, як наслідок, на великих кутах атаки ). Воно також збільшується при збільшенні ваги літака.

Є сумою всіх видів сил опору:

X = X 0 + X i {\ displaystyle X = X_ {0} + X_ {i}}

Так як опір при нульовій підйомної силі X 0 {\ displaystyle X_ {0}} пропорційно квадрату швидкості, а індуктивний X i {\ displaystyle X_ {i}} - обернено пропорційно квадрату швидкості, то вони вносять різний внесок при різних швидкостях. З ростом швидкості X 0 {\ displaystyle X_ {0}} росте, а X i {\ displaystyle X_ {i}} - падає, і графік залежності сумарного опору X {\ displaystyle X} від швидкості ( «крива потрібної тяги») має мінімум в точці перетину кривих X 0 {\ displaystyle X_ {0}} і X i {\ displaystyle X_ {i}} , При якій обидві сили опору рівні за величиною. При цій швидкості літак володіє найменшим опором при заданій підйомної силі (рівній вазі), а значить, найвищим аеродинамічним якістю .

Потужність, необхідна для подолання сили паразитного опору, пропорційна кубу швидкості, а потужність, необхідна для подолання індуктивного опору, обернено пропорційна швидкості, тому сумарна потужність теж має нелінійну залежність від швидкості. При деякій швидкості потужність (а значить, і витрата палива) стає мінімальною - це швидкість найбільшої тривалості польоту (баражування). Швидкість, при якій досягається мінімум відносини потужності (витрати палива) до швидкості польоту, є швидкістю максимальної дальності польоту або крейсерською швидкістю .

опір повітря

• Юр'єв Б. Н. Експериментальна аеродинаміка. Частина II Індуктивний опір, НКОП СРСР, 1938, 275 с.