O levantar para arrastar varia com qualquer coisa além da geometria?

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As equações básicas para levantar e arrastar mostram dependência em $ v ^ 2 $, densidade do ar e algumas constantes . De relance, a relação de elevação para arrastar deve depender de nada mais do que a geometria plana. Embora eu perceba na aerodinâmica as coisas raramente são tão simples - e então, eu me pergunto quão constantes são essas constantes?

Em particular - digamos que usamos um motor de foguete com eficiência de aumento de ar (o empuxo não se degrada com a pressão do ar) de um empuxo moderado, suficiente para atingir a decolagem e uma modesta taxa de subida. Nós também conseguimos de alguma forma proteger o avião do superaquecimento. À medida que sobe, a densidade do ar cai, a velocidade aumenta - poderia atingir a velocidade orbital eventualmente? Ou irá encontrar condições em que não pode acelerar para ganhar mais sustentação nem subir para reduzir o arrasto?

    
por SF. 09.03.2017 / 17:51

1 resposta

Sim, é totalmente possível que o avião atinja uma parede onde não seja possível mais aceleração durante a escalada. Isso é chamado de barreira do som. Além da geometria, tanto o Número de Reynolds e a influência do número Mach L / D.

Como regra geral, o coeficiente de resistência zero-lift pelo menos dobra ao acelerar para Mach 1. Esbeltez e varredura ajudam a manter este aumento, mas alguns são inevitáveis. Abaixo está um gráfico com dados de teste do NACA Research Memorandum A55F06 para asas com proporções diferentes.


Figura 9 do Memorando de Pesquisa do NACA A55F06 (foto fonte )

Apenas para que você não pense que isso pode ser superado pelo design inteligente, abaixo está uma pesquisa sobre a ascensão de aeronaves supersônicas, tirada de um curso de curta duração sobre design de caça de Ray Whitford. Embora os engenheiros possam reduzir o aumento do arrasto com o aumento da experiência, o corpo da Sears-Haack mostra que existe um limite teórico mais baixo que não pode ser evitado.

Pesquisa supersônica de aumento de resistência por Ray Whitford. Observe que aqui o aumento absoluto no arrasto geral é plotado. Este gráfico inclui todos os efeitos como arraste trim que contribuem para o aumento do arrasto supersônico.

No entanto, isso pode ser superado inserindo-se um pequeno mergulho que ajuda a obter energia cinética suficiente para supera a corcunda de arrasto logo depois de Mach 1. Mas você precisa começar com um excesso de empuxo suficiente para que qualquer empuxo seja deixado na região supersônica.

A propósito, o impulso de seu foguete ideal aumentará na subida, porque a pressão atmosférica cai. Isso resultará em um aumento na diferença de pressão entre a câmara de impulso e a pressão externa.

    
09.03.2017 / 19:17