Varför är hissen större än dragkraft?

Dragkraft behövs för att övervinna drag, och en bra flygplandesign kan skapa mycket lyft för lite drag. För A-320 är lift-to-drag-förhållandet 18 i kryssning (lite mindre under start), så att lyfta de 78 ton behöver bara 4,33 ton dragkraft. Allt som behövs är rätt mängd framåtfart, och motorerna behöver bara behålla denna hastighet.

Glider är ännu effektivare, deras L / D kan närmar sig 60. En glidflygplan med 450 kg massa (= 4412 N vikt) skapar en dragkraft på endast 74 N, visserligen i mycket långsammare takt än en A- 320.

För att vara mer exakt, i en klättring kommer stödet faktiskt att kompensera lite av vikten, förutom dragningen, beroende på stigningsvinkeln. Drivkraften måste växa i vikt $ \ cdot $ sin ($ \ gamma $), där $ \ gamma $ är flygvägsvinkeln. Om A-320 hade tillräckligt med dragkraft för att lyfta hela sin vikt, kunde den ta sig vertikalt och flyga i en uppåtgående, vertikal inställning. Moderna stridsflygplan har verkligen så mycket dragkraft installerat.

Dennaritningvisarettklättringsflygplan.Detfinnsfyrakrafterpåjobbet:

LyftL(blåpil)

DraD(rödpil)

FörskjutningT(grönpil)och

Viktm$\cdot$g(svartpil)

Företttrimmattillståndskadesammanlänkadepilarnabildaenslutentrapeze(lättskuggadepilar).Observeraattbådedragkraftochdragdraslängrehäriförhållandetillviktochlyftänvaddeäriverkligheten.

Förattsvarapåvarförendelbehövernågraflerrader. Lyft skapas genom att böja luftströmmen över vingarna nedåt . Denna förändring i momentum är lyft, och att skapa det skulle vara fri för drag om vingens spännvidd skulle vara oändlig och luften osynlig. I verkligheten orsakar flygande dessa dragkomponenter:

Lyft skapar en liten bakåt-pekande komponent som är störst med låg hastighet och minskar med hastighet. För att vara exakt: Denna dragkomponent är proportionell mot flygplanets spänningsbelastning (vikt dividerad med vingspetsen) och inversfältet för flyghastigheten. Det kallas inducerad dra eftersom det med framgång kunde beräknas med samma ekvationer som beskriver elektrisk induktion.

Flyga genom luft orsakar friktion. Denna friktionstrasning växer nästan med kvadraten av flyghastigheten och är proportionell mot lufttäthet och ytarea.

I ett osynligt flöde skulle summan av tryck runt en kropp bara avbryta. I verkligheten är trycket på de framåtvända sektionerna normalt högre än det på de bakåtvända sektionerna. Denna dragkomponent kallas tryckdrag och är också proportionell mot flyghastigheten vid samma angreppsvinkel.

Med den bästa L / D-hastigheten är summan av 2 och 3 lika med 1 och 2 och 3 är av samma storlek för ett väl utformat flygplan. Hög subsonisk och supersonisk flygning lägger till en fjärde komponent, kallad vågdragning, och det är grunden till att A-320 föredrar att flyga inte mycket snabbare än Mach 0.78.

    

P Peters svar är mycket bra, men för att förklara lite mer av "varför", överväga de krafter som spelas. För att en massa inte ska accelerera i en given riktning måste summan av krafterna som verkar på den i den riktningen vara noll (eller massan oändlig, vilket medför en helt ny uppsättning problem ...) ett flygplan som kryssar, det finns tre viktiga kategorier av krafter att överväga: tyngdkraft, drivkraft och kraften i flygplanet som slår på den luft i vilken den flyger. Den senare kategorin är förstås den mest komplicerade.

Summan av krafterna som appliceras på flygplanet med den luft som det rör sig om kan modelleras som 3-komponentkrafter som är alla vinkelräta mot varandra: nettomängden av krafter som trycker planet bakåt (dra) nettosumman av krafterna som skjuter planet uppåt (vertikal hiss) och nettomängden av krafterna som skjuter planen åt vänster eller höger (jag kallar den här horisontella hissen.) När planet inte vrider är den horisontella hissen noll.

För att bibehålla en given höjd måste den vertikala hissen vara lika stor som flygplanets vikt (kraften appliceras på den genom tyngdkraften). För att upprätthålla en given framfart måste dragkraften vara lika stor som dragningen (förutsatt för enkelhetens skull att kraften trycker på flygplanet rakt framåt). Det är viktigt att märka att dragningen behöver bara motverka bakåtkomponenten för de krafter som tillämpas av luften som träffar flygplanet, inte den totala kraften som tillämpas av luft som träffar flygplanet. I ett väldesignat flygplan kommer den uppåtriktade delen av luftens kraft att träffa flygplanet att vara mycket större än den bakåtgående komponenten.