NACA 2412 -pohjainen profiili · sivusta hieman yläviistoon · äärellisen siiven opetusmalli · ei C172:n suoritusarvolaskuri
Säädä lentotilaa
q = ½ · ρ · V²
CD,i = CL² / (π · e · AR)
D = q · S · (CD,p + CD,i)
Vastusnuolet ovat keskenään samassa pituusasteikossa; nostovoimalla on oma asteikko. Vaikutussuunnat ovat täsmällisiä, nuolten paikat havainnollistavia. *Paino vastaa mallin 1 050 kg:n massaa; suhde ei ole kiihtyvyysmittarin lukema.
Palkit näyttävät komponenttien osuuden kokonaisvastuksesta. N = newton.
Nostovoimakerroin ja kohtauskulma
Piste näyttää nykyisen CL:n. Laippa-asun vaihto muuttaa käyrää.
Minimivastus ja Vy ovat eri asioita
Kokonaisvastuskäyrän pohja = minimivastus, (L/D)max. Tässä mallissa indusoitu ja parasiittivastus ovat siinä yhtä suuret.
Vy = parhaan nousunopeuden nopeus. Se määräytyy suurimman ylijäämätehon perusteella: käytettävissä oleva teho miinus tarvittava teho.
Pelkästä vastuskäyrästä ei voi nimetä Vy:tä. Sen määrittämiseen tarvitaan myös moottorin ja potkurin käytettävissä olevan tehon riippuvuus nopeudesta.
Miksi indusoitu vastus joskus kasvaa ja joskus pienenee nopeuden mukana?
Vapaalla kohtauskulmalla valitset α:n ja nopeuden erikseen. Kun α ja asu pysyvät samoina, tämän mallin CL ja vastuskertoimet pysyvät samoina. Nopeuden kaksinkertaistaminen nelinkertaistaa dynaamisen paineen sekä nostovoiman ja molemmat vastusvoimat. Lentokone ei tällöin automaattisesti pysy vaakalennossa.
Vaakalennossa nostovoiman täytyy vastata painoa. Nopeuden kasvaessa tarvitaan pienempi CL ja pienempi α. Tällöin indusoitu vastus pienenee, kun parasiittivastus kasvaa. Kokonaisvastuksen käyrälle syntyy minimi. Tämä vastaa tavallisen vastuskäyrän vakionostovoimaehtoa.
Indusoitu vastus syntyy äärellisen siiven nostovoimantuoton ja alasvirtauksen yhteydessä. Parasiittivastus sisältää mallin muoto-, kitka- ja interferenssivastuksen. Siipiprofiilin kuva havainnollistaa kulmaa ja voimia; laskennan parasiittivastus koskee koko yksinkertaistettua ilma-alusta.
Mallin arvot ja sakkauksen raja
NACA 2412 -pohjainen Cessna-tyyppinen opetusprofiili ja samat laippa-asut kuin siipidemossa. CL-käyrät ovat havainnollistavia. Malli ei kuvaa tietyn lentokoneyksilön POH-suoritusarvoja eikä laippanopeusrajoituksia. 15° on vertailuasetus.
| Suure | Mallin arvo |
|---|---|
| Ilman tiheys ρ | 1,225 kg/m³ |
| Viitepinta-ala S | 16,2 m² |
| Siiven sivusuhde AR | 7,5 |
| Tehokkuuskerroin e | 0,80 |
| Vertailumassa | 1 050 kg |
| CD,p, sileä / 15° / 30° | 0,027 / 0,039 / 0,072 |
Kaikki parametrit ovat opetuksen mallivalintoja. Pinta-ala pysyy samana viitealana laippa-asusta riippumatta; laipan vaikutus sisältyy kertoimiin. Parasiittivastuskerroin pidetään kussakin asussa vakiona. Reynolds-luvun, pinnan kunnon, puristuvuuden ja asennon tarkkaa vaikutusta siihen ei ratkaista.
Parabolista vastusmallia käytetään vain ennen tyven paikallisen sakkauksen mallirajaa. Sakkauksen jälkeen CL-käyrän havainnollistava lasku näkyy edelleen, mutta vastuserittely ja voimanuolet jätetään pois: tällä kaavalla ei ennusteta sakkauksen jälkeistä vastusta. Vaakalentotilassa liian pienellä nopeudella ilmoitetaan, ettei tarvittavaa nostovoimaa saavuteta mallin kiinnittyneen virtauksen alueella.
Kohtauskulman viite on alkuperäinen jänne suhteessa häiriöttömään ilmavirtaan. Profiilin geometria ja kaarevuus ovat kolmiulotteisesti projisoituja. Alasvirtaus on havainnollistava; kuvan leikkeessä ei nähdä koko siipeä tai kärkipyörteitä. Painopisteen momentteja, tehontarvetta, trimmausta tai lentorataa ei ratkaista.
Lähteet ja lisämateriaali
- NASA Glenn: Lift Coefficient — kertoimen ja nostovoiman yhteys.
- NASA Glenn: Induced Drag Coefficient — CD,i, nostovoima ja äärellisen siiven alasvirtaus.
- NASA Glenn: Drag Coefficient — perusvastuksen ja indusoidun vastuksen erottelu.
- FAA PHAK, luku 11: Aircraft Performance — Vy, nousunopeus ja ylijäämäteho.
- FAA: Aerodynamics for Naval Aviators — vastuskäyrät ja vakionostovoiman ehto.
Lähteet tukevat käytettyjä periaatteita. Numeeriset kertoimet ja käyrät ovat tämän opetussovelluksen mallia.