Co decyduje o najlepszej prędkości ślizgu?

Zasadniczo, im szybciej jedziesz, tym więcej siły nośnej i przyniesie skrzydło. Te dwie wartości nie są jednak proporcjonalne. Podczas przyspieszania ilość wytwarzanego oporu jest większa niż dodatkowa siła nośna – dlatego potrzebujesz dodatkowej mocy, aby utrzymać poziom przy wyższych prędkościach.

Gdy jedziesz wolniej, zmniejsza się opór więcej niż ilość wyprodukowanej windy – przynajmniej na chwilę. Dlatego jazda wolna jest lepsza pod względem odległości szybowania. Stopień „oporu na siłę nośną” jest bardzo niski. Jednak zwalnianie powyżej pewnego punktu skrzydło szybko zacznie wytwarzać mniejszą siłę nośną, ponieważ przepływ powietrza oddziela się od skrzydła. . To jest tak zwane stoisko. Najlepsza prędkość ślizgu to prędkość, przy której opór jest jak najmniejszy, podczas gdy skrzydło wciąż wytwarza stosunkowo dużą siłę nośną.

Jest to zilustrowane na biegunie prędkości, takim jak ten:

Czarna linia wskazuje stawkę opadania dla danej prędkości. Optymalna prędkość schodzenia to prędkość odpowiadająca punktowi, w którym czerwona linia styka się z czarną linią (Vbg).

Czerwona linia to prosta biegnąca od (0,0) i dotykająca bieguna prędkości przy dokładnie jeden punkt.

Zmiana masy samolotu spowoduje przesunięcie krzywej wzdłuż osi pionowej, dlatego cięższy samolot ma wyższą najlepszą prędkość lotu niż lżejszy. Punkt przecięcia między czarną i czerwoną linią przesunąłby się w prawo wraz z przesunięciem czarnej linii w dół i odwrotnie.

Komentarze

• Teraz Mam jedno pytanie, zgodnie z wykresem na Vmd opadanie jest mniejsze i dzięki temu mogę dłużej pozostawać w powietrzu. A przy Vbg szybkość opadania jest większa. Dlaczego moja najlepsza prędkość ślizgu nie jest równa prędkości Vmd? Dlaczego jest to wyższa prędkość, przy której tempo opadania jest większe?
• Na Vmd rzeczywiście toniesz wolniej, ale także wolniej poruszasz się do przodu. Twój czas antenowy będzie wyższy, ale pokonasz krótszy dystans, ponieważ prędkość do przodu jest mniejsza. Vmd / Minimalne opadanie to prędkość, która pozwoli Ci utrzymać się w powietrzu najdłużej. Vbg / best glide to prędkość, która pozwoli Ci pokonać największy dystans.

Najbardziej Ważnymi czynnikami zapewniającymi najlepszą prędkość schodzenia są obciążenie skrzydła samolotu, gęstość powietrza, współczynnik kształtu skrzydła i jakość aerodynamiczna samolotu.

Samolot musi mieć siłę nośną równą jego własnej waga. Opór zależy od prędkości lotu i aby znaleźć punkt, w którym współczynnik schodzenia osiąga swoje maksimum, opór musi być minimalny . Aby znaleźć tę prędkość, opisujemy opór matematycznie jako sumę dwóch składników:

1. Opór pasożytniczy, który rośnie wraz z kwadratem prędkości.Wyrażamy to jako przeciąganie przy zerowym uniesieniu, składnik oporu niezależny od siły nośnej: $ D_0 = \ frac {\ rho} {2} \ cdot v ^ 2 \ cdot S \ cdot c_ {D0} $
2. Zależny od podnoszenia lub opór indukowany , który spada wraz z odwrotnością kwadratu prędkości lotu: $ D_i = \ frac {\ rho} {2} \ cdot v ^ 2 \ cdot S \ cdot \ frac {c_L ^ 2} {\ pi \ cdot AR \ cdot \ epsilon} $

Teraz pomaga znaleźć współczynnik siły nośnej do utworzenia potrzebne uniesienie przy danej prędkości: $$ c_L = \ frac {m \ cdot g} {\ frac {\ rho} {2} \ cdot v ^ 2 \ cdot S} $$ Które po wstawieniu do wzoru na opór indukowany , daje $$ D_i = \ frac {(m \ cdot g) ^ 2} {\ frac {\ rho} {2} \ cdot v ^ 2 \ cdot S \ cdot \ pi \ cdot AR \ cdot \ epsilon} $$ Teraz powinno być oczywiste, że indukowany opór jest rzeczywiście proporcjonalny do odwrotności kwadratu prędkości lotu. Możemy to trochę uprościć, wstawiając $ AR = \ frac {b ^ 2} {S} $ i wyrażając całkowity opór jako sumę obu składników: $$ D = \ frac {\ rho} {2} \ cdot v ^ 2 \ cdot S \ cdot c_ {D0} + \ frac {(m \ cdot g) ^ 2} {\ frac {\ rho} {2} \ cdot v ^ 2 \ cdot \ pi \ cdot b ^ 2 \ cdot \ epsilon} $$ Następnie rozróżniamy ze względu na prędkość $ v $ i musimy ustawić wynik na zero, aby otrzymać równanie określające prędkość najmniejszego oporu: $$ \ frac {∂ D} {∂ v} = \ rho \ cdot v \ cdot S \ cdot c_ {D0} – \ frac {(2 \ cdot m \ cdot g) ^ 2} {\ rho \ cdot v ^ 3 \ cdot \ pi \ cdot b ^ 2 \ cdot \ epsilon } = 0 $$ $$ \ rho \ cdot v ^ 4 \ cdot S \ cdot c_ {D0} = \ frac {(2 \ cdot m \ cdot g) ^ 2} {\ rho \ cdot \ pi \ cdot b ^ 2 \ cdot \ epsilon} $$ $$ v = \ sqrt [4] {\ frac {(2 \ cdot m \ cdot g) ^ 2} {\ rho ^ 2 \ cdot \ pi \ cdot b ^ 2 \ cdot \ epsilon \ cdot S \ cdot c_ {D0}}} $$ v = \ sqrt {\ frac {2 \ cdot m \ cdot g} {\ rho \ cdot S \ cdot \ sqrt {\ pi \ cdot AR \ cdot \ epsilon \ cdot c_ {D0}}} $$ Gotowe: najlepsza prędkość szybowania jest proporcjonalna do pierwiastka kwadratowego zarówno obciążenia skrzydła $ \ frac {m \ cdot g} {S} $, jak i odwrotności gęstość powietrza $ \ rho $ i czwarta pierwiastek odwrotności współczynnika kształtu $ AR $, współczynnika Oswalda $ \ epsilon $ i współczynnika oporu powietrza przy zerowym udźwigu $ c_ {D0} $. Współczynnik Oswalda jest miarą jakości produkcji dźwigów iw większości przypadków jest bliski jedności.

Nomenklatura:
$ c_ {D0} \: $ Współczynnik oporu podnoszenia przy zerowym udźwigu
$ c_L \: \: \: $ współczynnik podnoszenia
$ S \: \: \: \: \: $ powierzchnia odniesienia (w większości przypadków powierzchnia skrzydła)
$ v \: \: \: \: \: $ prędkość
$ \ rho \: \: \: \: \: $ gęstość powietrza
$ \ pi \: \: \: \: \: $ 3,14159 $ \ dots $
$ AR \: \: $ współczynnik kształtu skrzydła
$ \ epsilon \: \: \: \: \: $ współczynnik Oswalda skrzydła
$ m \: \: \: \: $ masa samolotu
$ g \: \: \: \: \: $ przyspieszenie grawitacyjne
$ b \: \: \: \: \: $ rozpiętość skrzydeł

Komentarze

• Czy to to samo, co maksymalna prędkość L / D (Vldmax)?
• @MaxvonHippel: Tak. Minimalny opór przy stałym podniesieniu oznacza, że L / D osiąga maksimum.

( to jest prostsze niż może wyglądać na pierwszy rzut oka )

Jeśli jesteś na określonej wysokości, masz pewną ilość energii potencjalnej (lub energii wysokości). Jedyne, co możesz zrobić, to aby przekształcić ją w energię kinetyczną (lub prędkość, która następnie tworzy siłę nośną). Problem: opór również pochłania energię. Zatem cała energia tracona z powodu oporu oznacza utratę energii kinetycznej (= prędkości), a zatem utratę siły nośnej .

Właściwie pytanie brzmi: jak zmniejszyć opór do minimum?

To jest całkiem proste: istnieją mniej więcej dwa różne rodzaje oporu :

• opór indukowany , wywołany kątem natarcia samolotu. Im bardziej twój nos się unosi (a więc im niższa jest twoja prędkość), tym wyższy jest indukowany opór. Jest to relacja wykładnicza.

• pasożytniczy opór, pochodzi z powietrza i jest „zwykłym” oporem, który odczuwasz również w samochodzie lub na rowerze. Zależy to wykładniczo od prędkości lotu.

Całkowity opór składa się z sumy obu. minimalna to najwyższa prędkość ślizgu .

Komentarze

• Nie ' t najlepsza prędkość schodzenia byłaby trochę szybciej niż minimalna prędkość oporu (skoro z definicji samolot pokonuje większą odległość w jednostce czasu przy wyższych prędkościach?)
• Jasne. Twoim celem nie jest jednak pokonanie najdłuższego dystansu w najkrótszym czasie, co oznacza, że prędkość jest nieistotna , liczy się tylko wydajność . Jeśli stracisz, powiedzmy, 500 stóp, lepiej potrzebujesz na to 2 minut z prędkością 50 węzłów zamiast 1 minuty z prędkością 70. Szukamy tylko najlepszego stosunku utraty wysokości do pokonanej odległości. W ogóle nie przejmujemy się godziną, jest to całkowicie nieistotne.

Nigdy słyszy się o określeniu maksymalna prędkość ślizgu, nie ma specjalnych ograniczeń co do szybkości, z jaką można latać c152 bez silnika w przeciwieństwie do pracy.Myślę, że mówisz o najlepszej prędkości ślizgu , znanej również jako Vbg, która jest prędkością, która zapewnia największą odległość odległość w poziomie przebyta na jednostkę utraconej wysokości. O ile dobrze pamiętam 60 w to najlepszy poślizg z wysuniętymi klapami, 65 w to najlepszy poślizg bez klap.

Najlepsza prędkość schodzenia w rzeczywistości zależy od wagi, podobnie jak większość prędkości V. Cięższy samolot oznaczałby szybszy Vbg, a lżejszy wolniejszy Vbg. Na c152 różnica jest dość mała, może 2 kt w obie strony, więc podanie 1 prędkości ma sens, ponieważ jest łatwa do zapamiętania. Najlepsza prędkość schodzenia w dużym samolocie będzie się znacznie bardziej różnić i będzie musiała być obliczona na podstawie oszacowanie wagi w tym momencie lotu.