Aircraft Design vs Drag

Aircraft Design vs Drag

Ogni progettista di aerei dovrà superare due forze di base. Il primo è il peso, o a gravità, che tira il velivolo a terra. Ascensore è la forza che contrasta il peso e altamente dipende la forma di verlocità relativa e aerei. Verlocità relativa unità di Spinta, ma trascinamento, la seconda forza un designer deve superare, ostacola la spinta. Diversi fattori di progettazione incidono drag e il progettista deve considerare tutti loro.

Sollevare per trascinare il rapporto

L'ascensore per trascinare il rapporto (L/D) è uno dei primi numeri che un designer deve quando le prestazioni di un nuovo aereo di predizione. L'ascensore è facile stimare per un aeromobile in volo livellato. Per definizione, esso deve essere uguale al peso dell'aeromobile. Se fossero diversi, è possibile che l'aeromobile non avrebbe potuto sostenere volo livellato. Trascinamento appare in due forme di base che il progettista deve considerare. Il primo è "zero-elevatore" resistenza, che è principalmente una funzione di attrito della pelle. Il secondo è "indotto" drag, ovvero trascinamento causati o derivanti da sollevare.

Zero-Lift Drag

Aria scorre su un aereo, gli effetti di attrito, o effetti viscosi, forma uno strato limite vicino alla superficie del velivolo. Questo strato di contorno crea forze di taglio lungo la superficie del velivolo nella direzione opposta del flusso. Un altro componente di resistenza a causa di effetti viscosi è trascinamento causato dalla separazione di flusso. Se avete mai visto pioggia o neve turbinano fuori la parte posteriore di un veicolo che viaggia lungo la superstrada, siete stati testimoni di separazione di flusso. Questo flusso vorticoso crea modifiche in pressione che a sua volta aggiungere per il trascinamento. I fattori di progettazione che influiscono trascinamento viscoso sono principalmente scorrevolezza di superficie e totale area bagnata, che è la superficie totale dell'intero aeromobile. È l'area che sarebbe bagnarsi se il velivolo sono stati sommersi in acqua.

Resistenza indotta

Quando un'ala genera ascensore, può anche creare drag. In primo luogo, il profilo di pressione di un'ala agisce sempre perpendicolare alla superficie dell'ala. Da Ali e altre sollevamento curva di superfici, le forze risultanti agiscono principalmente in verticale, ma componenti agiscono anche orizzontalmente, creazione di trascinamento. Vortici anche forma dalle punte della maggior parte delle ali e questi creare un altro cambiamento di pressione, causando più trascinare. Progettisti hanno attenuato la formazione vortice aggiungendo winglets, o piccole superfici verticali, wingtips. Disegni di aereo di linea regionale più utilizzano winglets, come fanno molti disegni di aereo passeggeri più grande. Poiché il trascinamento indotto proviene da ascensore, le dimensioni della superficie di sollevamento sono la componente più importante del design. Questo è generalmente espresso come il rapporto di aspetto, che è la Piazza dell'apertura alare diviso per l'area di riferimento di ala. La zona di riferimento è solitamente l'area proiettata bidimensionale dell'ala.

Proporzioni a contatto col prodotto

Quando si stima L/D, il progettista deve considerare sia indotta e zero-lift drag. Per un calcolo di progettazione di primo livello, questo può essere difficile e può portare a selvaggiamente diversi valori a seconda area bagnata e le proporzioni. Per questo motivo, i designer hanno creato una nuova misurazione, chiamata "bagnata aspect ratio," che normalizza questi valori. La razione di aspetto bagnato è la Piazza dell'apertura alare diviso per l'area bagnata invece l'area di riferimento di ala. Grafico sono disponibili che mostrano tendenze per L/D in funzione delle proporzioni a contatto col prodotto. Questi grafici offrono ai progettisti un buon punto di partenza per ascensore e trascinare i calcoli.

Aerodinamica

Una volta che un progetto iniziale è disponibile, il aerodynamicist prende il sopravvento e affina i calcoli di resistenza. Mentre il progetto iniziale "dimensioni" dell'aeromobile, l'analisi aerodinamica affina i calcoli per includere materiali effettivi per i calcoli di attrito della pelle, strato limite e vortice dati da modelli di fluidodinamica computazionale e gallerie del vento e dati di prova in grande scala nelle ultime fasi di sviluppo. Esatta posizione di transizione di separazione e strato limite di flusso sono fondamentale per capire il trascinamento agendo sull'aeromobile, come è l'influenza delle onde d'urto e fan di espansione per velivolo supersonico. Dal dimensionamento iniziale alla produzione, progettisti stanno analizzando costantemente il peso e trascinare nel tentativo di ridurre al minimo sia pur mantenendo le prestazioni di progettazione dell'aeromobile.