Coeficient de tragere zero-lift - Zero-lift drag coefficient

În aerodinamică , coeficientul de tracțiune de ridicare zero este un parametru adimensional care leagă forța de tracțiune de ridicare a aeronavei cu dimensiunea, viteza și altitudinea de zbor. ${\ displaystyle C_ {D, 0}}$

Din punct de vedere matematic, coeficientul de tracțiune de ridicare zero este definit ca , unde este coeficientul total de tracțiune pentru o anumită putere, viteză și altitudine și este coeficientul de tracțiune indus de ridicare în aceleași condiții. Astfel, coeficientul de tracțiune de ridicare zero reflectă tracțiunea parazitară, ceea ce îl face foarte util în înțelegerea cât de „curată” sau simplificată este aerodinamica aeronavei. De exemplu, un biplan Sopwith Camel din Primul Război Mondial care avea multe fire și contravântuiri, precum și trenuri de aterizare fixe, avea un coeficient de tracțiune de ridicare zero de aproximativ 0,0378. Comparați o valoare de 0,0161 pentru P-51 Mustang simplificat din al doilea război mondial, care se compară foarte favorabil chiar și cu cele mai bune avioane moderne. ${\ displaystyle C_ {D, 0} = C_ {D} -C_ {D, i}}$${\ displaystyle C_ {D}}$${\ displaystyle C_ {D, i}}$${\ displaystyle C_ {D, 0}}$

Tragerea la ridicarea zero poate fi mai ușor conceptualizată ca zona de tracțiune ( ) care este pur și simplu produsul coeficientului de tracțiune la ridicarea zero și zona de aripă a aeronavei ( unde este zona aripii). Tragerea parazită experimentată de o aeronavă cu o anumită zonă de tracțiune este aproximativ egală cu tracțiunea unui disc pătrat plat cu aceeași zonă care este ținută perpendicular pe direcția de zbor. Sopwith Camel are o suprafață de tracțiune de 8,73 mp (0,811 m ² ), comparativ cu 3,80 picioare (0,353 m ² ) pentru P-51 Mustang. Ambele aeronave au o aripă similară, reflectând din nou aerodinamica superioară a Mustang, în ciuda dimensiunilor mult mai mari. Într-o altă comparație cu Camel, o aeronavă foarte mare, dar simplificată, cum ar fi Constelația Lockheed, are un coeficient de tracțiune zero-lift considerabil mai mic (0,0211 față de 0,0378), în ciuda faptului că are o zonă de tracțiune mult mai mare (34,82 ft ² vs. 8,73 ft ² ). ${\ displaystyle f}$${\ displaystyle C_ {D, 0} \ times S}$${\ displaystyle S}$

Mai mult, viteza maximă a unei aeronave este proporțională cu rădăcina cubică a raportului dintre puterea și zona de tracțiune, adică:

${\ displaystyle V_ {max} \ \ propto \ {\ sqrt [{3}] {power / f}}}$ .

Estimarea tragerii de ridicare zero

După cum sa menționat anterior ,. ${\ displaystyle C_ {D, 0} = C_ {D} -C_ {D, i}}$

Coeficientul total de tragere poate fi estimat ca:

${\ displaystyle C_ {D} = {\ frac {550 \ eta P} {{\ frac {1} {2}} \ rho _ {0} [\ sigma S (1.47V) ^ {3}]}}}$ ,

unde este eficiența propulsivă , P este puterea motorului în cai putere , densitatea aerului la nivelul mării în limaci / picior cub, este raportul densității atmosferice pentru o altitudine diferită de nivelul mării, S este aria aripii aeronavei în metri pătrați și V este viteza aeronavei în mile pe oră. Înlocuind 0,002378 cu , ecuația este simplificată pentru: ${\ displaystyle \ eta}$${\ displaystyle \ rho _ {0}}$${\ displaystyle \ sigma}$${\ displaystyle \ rho _ {0}}$

${\ displaystyle C_ {D} = 1,456 \ times 10 ^ {5} ({\ frac {\ eta P} {\ sigma SV ^ {3}}})}$ .

Coeficientul de tragere indus poate fi estimat ca:

${\ displaystyle C_ {D, i} = {\ frac {C_ {L} ^ {2}} {\ pi A \ epsilon}}}$ ,

unde este coeficientul de ridicare , A este raportul de aspect și este factorul de eficiență al aeronavei. ${\ displaystyle C_ {L}}$${\ displaystyle \ epsilon}$

Înlocuind cu : ${\ displaystyle C_ {L}}$

${\ displaystyle C_ {D, i} = {\ frac {4.822 \ times 10 ^ {4}} {A \ epsilon \ sigma ^ {2} V ^ {4}}} (W / S) ^ {2}}$ ,

unde W / S este aripa de încărcare în lb / ft ² .

Referințe