Por que o içamento é maior que o empuxo?

O impulso é necessário para superar o arrasto, e um bom projeto de avião pode criar muita sustentação para pouca resistência. No caso de um A-320, o rácio de levantar para arrastar é de 18 em cruzeiro (um pouco menos durante a descolagem), pelo que, para levantar essas 78 toneladas, são necessárias apenas 4,33 toneladas de impulso. Tudo o que precisa é a quantidade certa de velocidade de avanço, e os motores só precisam manter essa velocidade.

Planadores são ainda mais eficientes, sua L / D pode se aproximar de 60. Um planador de talvez 450 kg de massa (peso = 4412 N) criará uma força de arrasto de apenas 74 N, reconhecidamente a uma velocidade muito mais lenta do que uma 320.

Para ser mais preciso, em uma subida, o empuxo compensará um pouco do peso, além do arrasto, dependendo do ângulo de subida. O impulso precisa crescer em peso $ \ cdot $ sin ($ \ gamma $), onde $ \ gamma $ é o ângulo da trajetória de vôo. Se o A-320 tivesse força suficiente para levantar todo o seu peso, ele poderia decolar verticalmente, voando em uma atitude vertical. Aviões de combate modernos realmente têm muito impulso instalado.

Este desenho mostra uma aeronave de escalada. Existem quatro forças no trabalho:

1. Levantar L (seta azul)
2. Arraste D (seta vermelha)
3. Thrust T (seta verde) e
4. Peso m $ \ cdot $ g (seta preta)

Para um estado aparado, as setas concatenadas devem formar um trapézio fechado (setas levemente sombreadas). Note que tanto o empuxo como o empuxo são mais longos aqui em relação ao peso e sustentação do que na realidade.

Para responder a parte por que precisa de mais algumas linhas. O elevador é criado desviando a corrente de ar as asas para baixo . Essa mudança no ímpeto é sustentada, e criá-la seria livre de arrasto se a extensão da asa fosse infinita e o ar fosse invíscido. Na realidade, voar causa esses componentes de arrasto:

1. A criação de elevação gera um pequeno componente apontando para trás, que é maior em velocidade lenta e diminui com a velocidade. Para ser preciso: Este componente de arrasto é proporcional à carga de extensão da aeronave (peso dividido pela envergadura) e ao inverso do quadrado da velocidade do ar. É chamado de arrastamento induzido porque pode ser calculado com sucesso primeiro com as mesmas equações que descrevem a indução elétrica.
2. Voar pelo ar causa atrito. Esse arrasto de atrito cresce quase com o quadrado da velocidade e é proporcional à densidade do ar e à área da superfície.
3. No fluxo invíscido, a soma das pressões em torno de um corpo apenas se anulam. Na realidade, a pressão nas seções voltadas para a frente é normalmente maior do que nas seções voltadas para a frente. Esse componente de arrasto é chamado de arrasto de pressão e também é proporcional ao quadrado da velocidade no mesmo ângulo de ataque.

Na velocidade da melhor L / D, a soma de 2 e 3 é igual a 1, e 2 e 3 são da mesma magnitude para um avião bem projetado. Voo alto subsônico e supersônico acrescenta um quarto componente, chamado de arrasto de onda, e seu início é a razão pela qual o A-320 prefere voar não muito mais rápido que Mach 0,78.

A resposta de Peter é muito boa, mas para explicar um pouco mais do "porquê", considere as forças que estão em jogo. Para que uma massa não acelere em uma determinada direção, a soma das forças que atuam sobre ela nessa direção deve ser zero (ou a massa infinita, que produz um novo conjunto de problemas ...). Em uma aeronave que esteja em cruzeiro, existem 3 categorias importantes de forças a considerar: gravidade, empuxo e a força da aeronave atingindo o ar em que ela está voando. A última categoria é, obviamente, a mais complicada.

A soma das forças aplicadas à aeronave pelo ar que ela está correndo pode ser modelada como forças de 3 componentes que são todas perpendiculares uma à outra: a soma líquida de forças empurrando o avião para trás (arrasto), a soma líquida das forças empurrando o avião para cima (elevação vertical) e a soma líquida das forças empurrando o avião para a esquerda ou para a direita (eu chamarei de elevação horizontal). Quando o avião não está girando, o levantamento horizontal é zero.

Para manter uma dada altitude, a sustentação vertical deve ser de igual magnitude ao peso do avião (a força aplicada por gravidade). Para manter uma dada velocidade de avanço, o empuxo deve ser de igual magnitude para o arrasto (assumindo, por uma questão de simplicidade, que o empuxo está empurrando a aeronave para frente). Portanto, o importante a notar é que o impulso precisa apenas contrariar o componente inverso das forças aplicadas pelo ar que acertou a aeronave, não a força total aplicada pelo ar que bate na aeronave. Em uma aeronave bem projetada, o componente ascendente da força do ar que atinge a aeronave será muito maior do que o componente para trás.