A velocidade máxima de resistência não é a mesma para planadores, aviões de hélice (também para turbo hélice, certo?) E aviões a jato.
Enquanto para aviões a jato, a resistência máxima está na velocidade mínima de arrasto ($ V_ {md} $), para aviões e planadores de hélice, é a velocidade em que a potência mínima ($ V_ {mp} $) É necessário. Embora eu tenha encontrado centenas de postagens explicando que as velocidades são diferentes porque as fórmulas mencionadas acima são do jeito que são, não consegui descobrir por que elas são diferentes. (Não sou engenheiro e não pude seguir algumas das explicações matemáticas mais longas.)
In a esta pergunta o autor declara:
In case of propeller aircraft, the fuel flow rate is proportional to the power produced. Hence, the maximum endurance occurs at a point where the power is minimum. For (turbo)jets, the minimum fuel flow occurs when the thrust is minimum. Hence the maximum endurance occurs when the L/D is maximum.
É claro que isso explica por que a resistência máxima é diferente, mas cria a nova questão de por que os motores de hélice se comportam de maneira diferente dos motores a jato.
No final do dia, os dois motores têm a mesma tarefa: converter energia química em energia cinética.
Se eu imaginar um avião a jato e um avião a hélice com os freios de estacionamento acionados e uma determinada entrada do acelerador, ambos produzirão muito impulso, mas zero potência. O avanço dos aceleradores aumentará o fluxo de combustível para os dois planos, mas a potência permanecerá em zero, portanto, parece que o fluxo de combustível depende da pressão, não da força.
Eu acho que, para manter um vôo reto e nivelado, precisamos de uma quantidade fixa de sustentação, mas o arrasto está apenas nos perturbando. Então, estamos procurando por todas as combinações de $ C_L $ e velocidade, para que o levantamento resultante seja o necessário para manter o vôo reto e nivelado. Então, a partir desses valores, selecionamos o valor que possui arrasto mínimo. Essa é a velocidade que precisamos para voar, independentemente do tipo de motor. Depois, queimamos o combustível necessário para gerar a mesma quantidade de empuxo que o arrasto. Esse meu pensamento está obviamente errado, mas por quê? o que estou perdendo?
EDITAR: Embora as respostas recebidas pareçam perfeitamente lógicas para mim e tecnicamente corretas, parece-me que elas não respondem bem à pergunta (ou sou burra demais para fazer a conexão). Eu acho que não estava claro o suficiente, então deixe-me tentar delinear minha imagem mental até agora:
Em um motor Otto (por simplicidade, vamos assumir um único motor de cilindro), uma mistura de combustível e ar é injetada em um cilindro, onde é comprimido e então é acionado. O combustível queima e, assim, o ar fica quente e quer se expandir, mas há um pistão no caminho. Assim, a pressão aumenta e exerce uma força no pistão. Essa força (medida em Newton) faz com que o pistão se mova do TDC (ponto morto superior) para o BDC (ponto morto inferior). Assim, uma força é aplicada sobre uma distância (a distância entre TDC e BDC), resultando em torque, medido em Newton-metros, equivalente a energia medido em Joule. Em um motor perfeito, a quantidade de energia liberada dessa maneira seria a mesma que a quantidade de energia química contida no combustível.
Aumentar a quantidade de combustível injetado no cilindro fará com que o ar no cilindro fique mais quente e se expanda com mais força. A distância entre o TDC e o BDC permanece a mesma, mas a força aumenta, resultando em aumento do torque.
Mas pelo poder precisamos saber a que taxa estamos liberando a energia; portanto, dividimos a energia liberada durante um curso pelo tempo que leva da ignição para a próxima ignição. Assim, obteremos a potência medida em Newton-metros por segundo ou Joule por segundo ou simplesmente Watt.
Pelo exposto, fica claro que o consumo de combustível de um motor a pistão está diretamente conectado à energia que produz.
O que acontecerá se a hélice estiver emplumada? Nesse caso, a absorção de energia da hélice é zero e, se não fosse por atrito, a hélice continuaria indefinidamente girando com fluxo de combustível zero. Nenhuma força é necessária para manter a rotação em progresso. O pistão ainda se moveria para cima e para baixo, mas não há força e, portanto, a força também é zero.
Agora vamos desfazer a hélice. A hélice em rotação agora se moverá pelo ar como uma asa. Isso cria uma força aerodinâmica que puxa o avião para frente, que chamamos de impulso. A quantidade de empuxo desenvolvida depende do ângulo de ataque e da velocidade da pá da hélice (e da densidade do ar, mas assumiremos que isso é constante). A velocidade da hélice é obviamente diferente na raiz e na ponta, assim como o AoA, mas podemos trabalhar com um AoA médio e uma velocidade média.
Aqui meu modelo mental começa a ficar confuso. Como a energia é transferida? Eu sei que deve ter algo a ver com o TAS, mas não entendo como isso acontece.
Para simplificar as coisas, imagino um avião no chão. Usamos uma corda para prender a cauda do avião a um medidor de força e anexá-lo a uma parede. Agora podemos dar partida no motor e ler a pressão no medidor de força. Acho que todos concordamos que, se aumentarmos o fluxo de combustível, o medidor de força mostrará um aumento no impulso. Mas o que acontece se adicionarmos um pouco de vento de cabeça ou de cauda, mantendo o fluxo de combustível constante? Na minha imagem mental, o medidor de força ainda exibirá o mesmo impulso (desde que ajustemos a velocidade do suporte ou o passo do suporte para que o fluxo de combustível permaneça constante). Mas isso parece estar errado. Por quê?
