Aircraft Design Vs. Traînée

January 16

Aircraft Design Vs. Traînée


Chaque concepteur d'avions doit surmonter deux forces fondamentales. Le premier est le poids ou la gravité, ce qui tire l'aéronef au sol. Lift est la force qui contrecarre poids et est très dépendante de la forme de la vitesse et des avions. lecteurs de poussée la vitesse, mais la traînée, la deuxième force un concepteur doit surmonter, entrave la poussée. Plusieurs facteurs de conception affectent la traînée et le concepteur doit tenir compte de chacun d'eux.

Finesse

La finesse (L / D) est l'un des premiers numéros un concepteur a besoin pour prédire la performance d'un nouvel avion. L'ascenseur est facile à estimer pour un aéronef en vol en palier. Par définition, elle doit être égale au poids de l'aéronef. Si elles étaient différentes, l'avion ne pouvait pas maintenir le niveau de vol. Drag apparaît sous deux formes de base, le concepteur doit prendre en considération. La première est de glisser "zero-lift", qui est la plupart du temps une fonction de frottement de la peau. La seconde est la traînée, qui est causée par la traînée ou liée à soulever "induite".

Zero-Lift Drag

Comme l'air circule sur un avion, les effets du frottement, ou les effets visqueux, forment une couche limite près de la surface de l'avion. Cette couche limite crée des forces de cisaillement le long de la surface de l'aéronef dans le sens opposé de l'écoulement. Une autre composante de traînée due à des effets visqueux est traînée causée par la séparation des flux. Si vous avez jamais vu la pluie ou la neige tourbillonnant à l'arrière d'un véhicule circulant sur l'autoroute, vous avez été témoin de séparation de flux. Cet écoulement tourbillonnaire crée des changements de pression qui, à son tour ajouter à la traînée. Les facteurs de conception qui affectent la traînée visqueuse sont essentiellement lisse de la surface totale et la surface mouillée, qui est la surface totale de l'ensemble de l'aéronef. Il est la zone qui se mouiller si l'aéronef était immergé dans l'eau.

Traînée induite

Quand une aile génère de la portance, il peut aussi créer une traînée. Tout d'abord, le profil de pression d'une aile agit toujours perpendiculairement à la surface de l'aile. Depuis des ailes et d'autres surfaces de levage courbe, les forces résultantes agissent principalement verticalement, mais les composants agissent aussi horizontalement, créant une traînée. Tourbillons forment également des conseils de la plupart des ailes, et ceux-ci créent un autre changement de pression, ce qui provoque plus de traînée. Les concepteurs ont atténué la formation de vortex par winglets en ajoutant, ou de petites surfaces verticales, à wingtips. La plupart des modèles régionaux d'avions de ligne utilisent winglets, comme le font de nombreuses grandes conceptions de jet de passagers. Etant donné que la traînée induite provient d'un ascenseur, la taille de la surface de sustentation est le composant le plus important de la conception. Cela est généralement exprimé par le rapport d'aspect, qui est le carré de l'envergure divisée par la surface de référence de l'aile. La zone de référence est généralement l'aire projetée bidimensionnelle de l'aile.

Aspect Ratio humidifié

Lors de l'estimation L / D, Le concepteur doit tenir compte à la fois induite et de portance nulle traînée. Pour un calcul de conception de premier niveau, cela peut être difficile et peut conduire à des valeurs varient énormément en fonction de la surface mouillée et le rapport d'aspect. Pour cette raison, les concepteurs ont créé une nouvelle mesure, appelée le "rapport d'aspect mouillé," qui normalise ces valeurs. Le rapport d'aspect mouillé est le carré de l'envergure divisé par la surface mouillée au lieu de la zone de référence de l'aile. Graphique sont disponibles qui montrent les tendances pour L / D en fonction du rapport d'aspect mouillé. Ces cartes offrent aux concepteurs un bon point de départ pour les calculs de portance et de traînée.

Aérodynamique

Une fois que la conception initiale est disponible, l'aérodynamicien reprend et affine les calculs de traînée. Alors que la conception initiale "tailles" l'avion, l'analyse aérodynamique affine les calculs pour inclure des matériaux réels pour les calculs de friction de la peau, la couche limite et les données de vortex de souffleries et des modèles de calcul de dynamique des fluides et des données de test à grande échelle dans les derniers stades de développement . Lieu exact de la séparation des flux et de la transition de la couche limite sont essentiels pour comprendre la traînée agissant sur l'avion, comme l'influence des ondes de choc et des ventilateurs d'expansion pour les avions supersoniques. De dimensionnement initial à la production, les concepteurs analysent constamment du poids et de glisser dans un effort pour minimiser à la fois, tout en maintenant la performance de la conception de l'avion.