Varför finns det inte en enda bästa flygplatta för subsonisk flygning?

Materiel gör i flygplan.

Mindre flygplan som flyger med samma hastighet, lufttemperatur och höjd än ett större flygplan har mindre Reynolds-nummer som kännetecknar gränsskiktets flöde. Ett mindre Reynolds-nummer tillåter mer laminärt flöde men kräver en mindre brant tryckökning för att undvika tidig separation. Så det finns en annan flygplatta för varje design Reynolds-nummer, även vid samma lyftkoefficient. Mycket snabba subsoniska mönster måste hantera fickor av supersoniskt flöde som ställer mycket olika krav på flygplans form.

Vidare kommer flygplan med en stor variation av vingelastning s, från 40 kg / m² i glidflygplan upp till 1200 kg / m² av Rockwell B-1B . Detta innebär en mycket olika hastighet, så variationen i Reynolds tal är mycket bredare än storleken ensam innebär. Tungare flygplan tenderar att ha högre vingebelastningar och behöver lägga till höglyftanordningar , som ställer sina egna krav på flygplansform.

Överväg sedan bildförhållande : Beroende på syftet är det optimala bildförhållandet mellan subsoniska flygplan var som helst mellan 4,5 och 50. Det mindre värdet är att flyga snabba och höga g-laster, som i aerobics, och det högre värdet är typiskt för högpresterande glidflygplan. Den korta och stubbiga vingen kommer att behöva en annan flygplatta än den långa och snygga.

Också, ideellt bör du ändra flygplåten inom en vinge, beroende på var längs spännvidden du ser . Roten kommer att gynna en tjockare luftfläns än yttervingen , där en bred vinkel på attackintervall från aileronböjningar och rullhastigheter måste tolereras.

Och då finns det mönster som bryr sig mindre om L / D men måste ha ideala stallningsegenskaper och ingen camber: Aerobatic-flygplan har ganska olika flygblad från alla andra, och med god anledning .

Det här skrapade bara problemets yta, men jag hoppas att jag kunde få den övergripande tanken över: Även när optimal L / D är konstruktionsmålet, skiljer sig den bästa flygplansformen med de andra parametrarna i flygplanet.

Luftflödesprestanda beror på lufthastighet och densitet. En Cessna 172 och en DeHavilland Dash 8 arbetar båda med subsoniska hastigheter, men i mycket olika hastighets- och täthetsregimer. Jetflygplan och propellflygplan fungerar oftast i olika hastighetsregimer. Detaljerna om hur vingen läggs ut påverkar också prestanda. Akkordlängden ändrar Reynolds-numret som flygplattan upplever. Vingspetsen och svepvinkeln påverkar också vingen. Olika vingeometri i olika flödesförhållanden kommer att driva olika val i flygeln.

Alla dessa skillnader beror på att olika flygplan är utformade för olika typer av flygningar. Glidflygplan, till exempel, är utformade för ett mycket högt lyft till dragförhållande för minimal dragning. Bush-planer lägger stor vikt vid prestanda med låg hastighet för att minska start och landningsavstånd. Passagerarflygplan är villiga att offra en del av den aerodynamiska effektiviteten för att flyga snabbare för att minska resetiden. Strukturella överväganden samt infrastruktur kommer att begränsa vingspetsen och påverka tjockleken.

Flygplåtar kommer också att ha olika egenskaper i situationer som stall. För de flesta flygplan vill du inte att båsen blir plötslig och svår. Men för flygplan avsedda för prestanda, som aerobatics eller racing, är de villiga att offra detta för lägre drag.

Du kommer att se samma trender i naturen, eftersom det finns många olika typer av vingar. Små vingar är väldigt olika från stora. Vingar som är avsedda för svängning kommer att skilja sig från vingarna utformade för snabbhet.