نسبة الرفع إلى السحب

تسمى معدلات تغير الرفع والسحب بزاوية الهجوم (AoA) على التوالي معاملي الرفع والسحب C _L و C _D. غالبًا ما يتم رسم النسبة المتغيرة للرفع إلى السحب باستخدام AoA من حيث هذه المعاملات.

تختلف اتفاقية الزراعة باختلاف السرعة لأي قيمة معينة للمصعد. يشار إلى الرسوم البيانية لـ C _L و C _D مقابل السرعة على أنها منحنيات سحب. تظهر السرعة تتزايد من اليسار إلى اليمين. يتم تحديد نسبة الرفع / السحب من خلال المنحدر من نقطة الأصل إلى نقطة ما على المنحنى وبالتالي لا تحدث نسبة (L/D) القصوى عند أقل نقطة سحب، وهي أقصى نقطة يسارًا. بدلا من ذلك يحدث بسرعة أكبر قليلا. عادةً ما يختار المصممون تصميم الجناح الذي ينتج ذروة (L/D) عند سرعة الإبحار المختارة للطائرة ذات الأجنحة الثابتة المزودة بالطاقة، وبالتالي تحقيق أقصى قدر من التوفير. مثل كل الأشياء في هندسة الطيران، فإن نسبة الرفع إلى السحب ليست الاعتبار الوحيد لتصميم الجناح. الأداء في زاوية عالية من الهجوم والمماطلة اللطيفة مهمان أيضًا.

رياضياً، يمكن تقدير الحد الأقصى لنسبة الرفع إلى السحب على النحو التالي:

${\displaystyle (L/D)_{\max }={\frac {1}{2}}{\sqrt {\frac {\pi \varepsilon AR}{C_{D,0}}}},}$ [6]

حيث AR هي نسبة العرض إلى الارتفاع، ${\displaystyle \varepsilon }$ عامل كفاءة الامتداد، وهو رقم أقل من الوحدة ولكنه قريب من الوحدة للأجنحة الطويلة المستقيمة الحواف، و ${\displaystyle C_{D,0}}$ معامل سحب الرافعة الصفرية.

الأهم من ذلك، أن الحد الأقصى لنسبة الرفع إلى السحب مستقل عن وزن الطائرة أو مساحة الجناح أو حمولة الجناح.

يمكن إثبات أن اثنين من المحركات الرئيسية لأقصى نسبة رفع إلى السحب لطائرة ذات جناح ثابت هما جناحيها وإجمالي المساحة المبللة. إحدى الطرق لتقدير معامل سحب الرفع الصفري للطائرة هي طريقة احتكاك الجلد المكافئة. بالنسبة للطائرة المصممة جيدًا، يتكون السحب بدون رفع (أو سحب الطفيليات) في الغالب من مقاومة احتكاك الجلد بالإضافة إلى نسبة صغيرة من مقاومة الضغط الناتجة عن فصل التدفق. تستخدم الطريقة المعادلة:

${\displaystyle C_{D,0}=C_{\text{fe}}{\frac {S_{\text{wet}}}{S_{\text{ref}}}},}$ [7]

أين ${\displaystyle C_{\text{fe}}}$ هو مكافئ معامل احتكاك الجلد، ${\displaystyle S_{\text{wet}}}$ هي المنطقة المبللة و ${\displaystyle S_{\text{ref}}}$ هي منطقة مرجعية الجناح. يمثل معامل احتكاك الجلد المكافئ كلا من سحب الفصل وسحب احتكاك الجلد وهو قيمة متسقة إلى حد ما لأنواع الطائرات من نفس الفئة. استبدال هذا في المعادلة للحصول على أقصى نسبة رفع إلى السحب، جنبًا إلى جنب مع معادلة نسبة العرض إلى الارتفاع ( ${\displaystyle b^{2}/S_{\text{ref}}}$ )، ينتج عنها المعادلة:

${\displaystyle (L/D)_{\max }={\frac {1}{2}}{\sqrt {{\frac {\pi \varepsilon }{C_{\text{fe}}}}{\frac {b^{2}}{S_{\text{wet}}}}}}}$

أين ب هو جناحيها. المصطلح ${\displaystyle b^{2}/S_{\text{wet}}}$ يُعرف باسم نسبة العرض إلى الارتفاع المبللة. توضح المعادلة أهمية نسبة العرض إلى الارتفاع المبللة في تحقيق تصميم ديناميكي هوائي فعال.

عند السرعات العالية جدًا، تميل نسب الرفع إلى السحب إلى الانخفاض. كان للكونكورد نسبة رفع / سحب تبلغ حوالي 7 على 2 ماخ، في حين أن 747 تبلغ حوالي 17 عند حوالي ماخ 0.85.

طور ديتريش كوتشمان علاقة تجريبية للتنبؤ بنسبة L/D لماخ عالي:[8]

${\displaystyle L/D_{\max }={\frac {4(M+3)}{M}}}$

حيث M هو رقم ماخ. أظهرت اختبارات نفق الرياح أن هذا دقيق تقريبًا.