誘導ドラッグは本質的にフォームドラッグの特定のタイプ以外何もありませんか?

私が風が強い日に外に立っていたら、流れの方向と直交する風の中で食べ物皿のような平坦な長方形の物体を保持すると、作り出された抗力は主にフォームドラッグとして分類されます。トレイのより高い圧力の風上側とそのより低い圧力の風下側との差圧である。

飛行機の翼が0度の迎え角で始まり、90度の迎え角までゆっくりと回転した場合、迎え角が大きくなるまで揚力は増加するが、抗力係数は90度まで増加し続ける。

私は、90度の翼で作られた抗力が、風によってトレイによって作り出された形の牽引に非常に似ていると仮定します。

リフトに関する議論のその通常の性質のために、異なる分類を持つドラッグを形成するだけではない。

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2 答え

いいえ、定義によってそうではありません。

ドラッグがあります。ドラッグはさまざまな物理現象によって引き起こされます。原因によると、それは次のように分類されます:

誘発抗力

誘発抗力 is side-effect of generating lift over finite wing span.

リフトは、空気が翼に作用する上向きの力です。アクションと反応の原理(ニュートンの第3の運動法則)によって、ウィングは空気に等しい大きさの下向きの力を作用させ、空気は自由に動くので、その力は空気を下向きに加速する。

これがドラッグを引き起こす理由は2つの同等な議論があります:

  • In the frame of reference of the wing, the wing is not doing any work (because it is not moving), so it can't change kinetic energy of the air, and therefore can't change its total velocity. Since the vertical component of that velocity increases, the horizontal component has to decrease and this requires forward force from the wing. The backward reaction to that force is the 誘発抗力.

  • In the frame of reference of the oncoming air, the kinetic energy does increase. Therefore the wing has to do some work on the air, which means applying force in direction of its motion. The backward reaction to that force is the 誘発抗力.

説明は、異なる基準フレームを使用するだけで、どちらも同じです。

誘発抗力 decreases with (square of) speed (for constant lift), because at higher speed there is more air to accelerate, so it only needs to be accelerated by less.

誘発抗力 is also independent of cross-section. If you cancel lift by moving elevator or aileron up, the cross-section may not change at all (the flap might still be behind the wing), but the 誘発抗力 will vanish.

By the way, it follows from this that 誘発抗力 of wing at 90 degrees is zero, because it is not producing any lift. The フォームドラッグ is, of course, huge.

フォームドラッグ

フォームドラッグ is caused by imperfect pressure recovery behind the body. At the front of the object moving through fluid the fluid slows down, which comes with increase of pressure. In ideal laminar flow the fluid closes behind the object with the same slow speed and same high pressure. But as the object moves faster, the inertia causes the flow to separate and form a turbulent area behind the object where the pressure remains low. This pressure difference cause the フォームドラッグ.

The フォームドラッグ depends on cross-section and shape of the object. It always increases with speed.

干渉抗力

When complex structure, like an aircraft, is analysed, the フォームドラッグ of each component (wing, fuselage, empennage etc.) is first analysed independently. But as the components are assembled together, the pressure fields around the parts negatively affect each other and this increase in drag is then called 干渉抗力.

スキンドラッグ

スキンドラッグ is caused by the friction between the surface of the object and the fluid. The スキンドラッグ depends mainly on wetted surface of the object. It increases with speed in similar way to the フォームドラッグ, so for practical purposes it is usually combined with the フォームドラッグ into one term, the parasitic drag.

ウェーブドラッグ

流体を通って移動する物体が音速に近づくにつれて、物体が回避され、衝撃波を形成しようとするときに、流れがそれを超える。衝撃波の背後では、圧力がはるかに高く、この増加は物体の後部のいかなる増加によってもバランスが取られず、したがって抗力の大きな量を引き起こす。

この種類の抗力は、流速が音速に近づくにつれて現れますが、他の形態よりも急速に大きくなります。

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あなたが同じ迎え角を保ち、スピードを上げれば、揚力は増加し、誘発された抗力はそれと共に増加するでしょう。しかし、例えば。キャンバーを変更することで、誘導抗力を大幅に変更しながら断面を同じに保つことができます。しかし、最終的には、その定義は異なるという主張がある。私は他のフォームの詳細な定義を含めるために答えを書き直しました。
追加された 著者 Jan Hudec,
@ TomMcW、力は傾いていますが、あなたは傾いている理由を知る必要があります。リフト理論から直接的な議論があるかもしれないが、それはむしろ複雑である。しかし、単純な議論は運動の法則とエネルギーの保存から成り立つことができ、私がここでやろうとしていることです(エネルギーの保全は面白い物理法則ですが、それはすべての参照フレームで保持されますが、それぞれの参照フレームに応じて異なる、同等に有効な説明があります)。
追加された 著者 Jan Hudec,
@ jumblie、議論は力についてではなく、についてです。 $ F = ma $の代わりに力を$ F = \ dot m \ Delta v_ {air} $と表します。$ \ dot m $は質量流量と$ \ Delta v_ { air} $空気の(垂直)速度の増加。以来、$ \ dot m \ propto v $、$ \デルタv \ propto \ frac {1} {v} $。今、フリーフローの参照フレームでは、この加速にはパワー$ P = 1/2 \ dot m \ Delta v_ {air} ^ 2 $が必要で、これにはもう1つの$ \ Delta v_ {air} $要素、$ P \ propto \ frac {1} {v} $。 $ P = Fv $、$ F_ {d} = \ frac {P} {v} $であり、逆の$ v $因数を持つので、$ F_ {d} \ propto \ frac {1} {v ^ 2 } $。
追加された 著者 Jan Hudec,
@jumblie、代わりに航空機の基準フレームを見ると、与えられた瞬間に影響を受ける空気の質量は実際には一定であり、加速も$ a $であることがわかります。これは通常の加速であるため、流れの方向が変わります。 $ a = \ frac {v ^ 2} {r} = \ omega ^ 2 r = v \ omega $($ v $は速度、$ \ omega $は角速度)を知っています。 $ a $は定数なので、$ \ omega \ propto \ frac {1} {v} $です。ここで$ s $はおよそ弦の長さ(また定数)であるので、$ \ Delta \ alpha \ propto v ^ { - 2}の角の変化は角度$ \ Delta \ alpha = \ omega \ frac {s} } $と$ F_d = F \デルタ\アルファ$。
追加された 著者 Jan Hudec,
@jumblie、私は三角法を無視しました。小角に対して妥当な$ \ sin \ alpha = \ alpha $と$ \ cos \ alpha = 1 $を近似しています。私は両方のソリューションで一貫してそうしました。
追加された 著者 Jan Hudec,
あなたの2つの弾丸ポイントは本当に私を混乱させています。私が理解するようになったのは、合力のベクトル(AoAによる翼の完全な空力力)が空気流に垂直ではなく、空気が下向きと前向きに強制されているためにわずかに後ろに傾いていることです。ベクトル角度を(空気の流れに対して)垂直および水平成分に分解した場合、垂直は上がり、水平は誘導されます。私たちは同じことを言っているかもしれませんが、あなたの説明を理解していません。
追加された 著者 TomMcW,
誘発された抗力は速度が減るにつれて異なりますが、物体の横断面も空気に当たって抗力を作り出します。私は疑問に思っています:特定の迎え角が制御された設定で翼に一定にとどまるように強制された場合、ドラッグは速度とともに増加しませんか?そうであれば、それは私がそれがちょうどフォームドラッグの一種だと思うように導くでしょう。
追加された 著者 venu,
干渉ドラッグのあなたのパラグラフは、私がそれを読むことを絶対に、明確かつ簡潔に説明しています。私はあなたの答えが今書かれているように本当に好きですが、Q&Aのプロセスを終える前に、他の人に時間を割いていきます。
追加された 著者 venu,
あなたは次のように述べています:その力に対する後方への反作用は誘発された抗力であるが、これと調整することはできない:誘発された抗力は(一定の揚力に対して)加速する空気が増えているので、加速する必要があるだけです。F = maから、加速が減り、質量が増加していることを確認しますが、力は一定のままです。誘発された抗力としてのこの力には、どのように抗力が対気速度で減少するかがどのように説明されているかわかりません。
追加された 著者 David Price,

要するに、いいえ。誘導抗力は、揚力を生成するために翼形部を流体に移動させる副産物である。それは、エーロフォイルの形態抵抗と、プロペラまたはジェット排気の推力ベクトルに対向するリフト線の単位ベクトルの両方の合計である。

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