Аэродинамическое качество

(перенаправлено с «Аэродинамическое качество самолёта»)

Аэродинами́ческое ка́чество летательного аппарата — отношение подъёмной силы к лобовому сопротивлению (или отношение их коэффициентов) в поточной системе координат при данном угле атаки.

Поляра первого рода (показана зелёным), демонстрирующая зависимость коэффициентов лобового сопротивления и подъёмной силы от угла атаки. Касательная (показана синим) указывает точку поляры, соответствующую максимальному качеству.

Определение

Аэродинамическое качество определяется следующим соотношением:

где

— угол атаки;
— коэффициент подъёмной силы;
— коэффициент лобового сопротивления.

Описание

Подъёмная сила представляет собой полезную составляющую аэродинамической силы, которая поддерживает летательный аппарат в воздухе. Лобовое сопротивление, напротив, приводит к дополнительному расходу энергии летательного аппарата и является вредной составляющей. Таким образом, их отношение позволяет характеризовать качество летательного аппарата. Большему аэродинамическому качеству соответствует большая подъёмная сила и (или) меньшее сопротивление движению[1].

Максимальное значение аэродинамического качества для самолёта соответствует наивыгоднейшему углу атаки для осуществления планирования на максимальную дальность в спокойной атмосфере.Аэродинамическое совершенство самолёта определяется меньшим лобовым сопротивлением при данной подъёмной силе[1].

На поляре, которая представляет собой объединённый график зависимости коэффициентов лобового сопротивления и подъёмной силы от угла атаки, аэродинамическое качество для каждого угла атаки является тангенсом угла наклона линии, соединяющей начало координат, с точкой поляры, соответствующей этому углу атаки.

В более простом представлении аэродинамическое качество можно расценивать как расстояние, которое может пролететь летательный аппарат с некоторой высоты в штиль с выключенным двигателем (если он вообще есть). Например, на планере качество обычно около 30, а на дельтаплане — 10). То есть с высоты в 1 километр спортивный планер сможет пролететь в идеальных условиях приблизительно 30 км, а дельтаплан — 10.

Аэродинамическое качество некоторых летательных аппаратов и птиц

СтранаПервый
полёт
ЛАkРежим
полёта
Тип
1966«Союз»0,25—0,3полёт в атмосфереСпускаемый аппарат
1968«Аполлон»0,368[2]полёт в атмосфереСпускаемый аппарат
1981Спейс Шаттл1на гиперзвукеМногоразовый космический ЛА
1988«Буран»1,3[3]на гиперзвукеМногоразовый космический ЛА
1952Ми-41,55[4]на авторотации, 50 км/чМногоцелевой вертолёт
1997Вингсьют2,5[5]Костюм-крыло из ткани
2010HTV-2[англ.]2,6[6]на гиперзвукеЭкспериментальный гиперзвуковой планер
Воробей4Птица семейства воробьиных
1981Локхид F-117 Найтхок4[7]макс.Тактический малозаметный ударный самолёт
1964МиГ-25РБ4,2[8]сверхзвуковой полёт, М=1,5Разведчик-бомбардировщик 3 поколения
1969Аэроспасьяль-BAC Конкорд4,35на посадкеСверхзвуковой пассажирский самолёт
1981Спейс Шаттл4,5посадкаМногоразовый космический ЛА
1952Ми-45,0[4]на авторотации, 120 км/чМногоцелевой вертолёт
1988«Буран»5,6[3]на дозвуковом режимеМногоразовый космический ЛА
1915Фоккер E.III[англ.]6,4[9]макс.Истребитель-моноплан ПМВ
1902Планёр Райт[англ.]6,5планированиеРанний ЛА
1915Де Хевилленд DH.27,0[9]макс.Истребитель-биплан ПМВ с толкающим винтом
1917Юнкерс D.I[англ.]7,0[9]макс.Первый цельнометаллический истребитель-моноплан
1969Аэроспасьяль-BAC Конкорд7,14М=2Сверхзвуковой пассажирский самолёт
1917SPAD S.XIII С.17,4[9]макс.Истребитель-биплан ПМВ
1917Альбатрос D.III7,5[9]макс.Истребитель-биплан ПМВ
1964МиГ-25РБ7,6[8]макс., М<0,82Разведчик-бомбардировщик 3 поколения
1916Сопвич Кэмел F.17,7[9]макс.Истребитель-биплан ПМВ
1917Гота G.V[англ.]7,7[9]макс.Тяжёлый бомбардировщик-биплан ПМВ
1929Дорнье Do X7,7[9]макс.Тяжёлая летающая лодка 1930-х годов
1916Ньюпор 177,9[9]макс.Истребитель-биплан ПМВ
1917Фоккер Dr.I8,0[9]макс.Истребитель-триплан ПМВ
1918Фоккер D.VII8,1[9]макс.Истребитель-биплан ПМВ
1918Фоккер D.VIII[англ.]8,1[9]макс.Истребитель-моноплан-парасоль ПМВ
1916Airco DH.48,1[9]макс.Лёгкий бомбардировщик-биплан ПМВ
1917Капрони Ca.42[англ.]8,2[9]макс.Тяжёлый бомбардировщик-триплан ПМВ
1912Ройал Эйркрафт Фэктори B.E.2c8,2[9]макс.Биплан ПМВ
1932Боинг P-26 Пишутер8,3[9]макс.Истребитель 1930-х годов
1958МакДоннелл Дуглас F-4E Фантом II8,58[9]макс.Палубный истребитель третьего поколения
1917Сопвич 5F.1 Долфин9,2[9]макс.Истребитель-биплан ПМВ
1954Локхид F-104G Старфайтер9,2[9]макс.Реактивный истребитель второго поколения
1970Су-249,5[10]макс.,М<1Фронтовой бомбардировщик с изменяемой стреловидностью крыла
1915Хендли Пейдж O/400[англ.]9,7[9]макс.Бомбардировщик-биплан ПМВ
Серебристая чайка10Морская птица семейства чайковых
1947Ан-210[11]макс.Биплан общего назначения
1959Нортроп F-5E Тайгер II10[9]макс.Лёгкий реактивный истребитель
1968Аэро L-39 Альбатрос10[12]планированиеРеактивный учебно-боевой самолет
1972МакДоннелл Дуглас F-15 Игл10[13]М=0,9Многоцелевой истребитель 4 поколения
1917Юнкерс J.I[англ.]10,3[9]макс.Цельнометаллический штурмовик ПМВ
1955Репаблик F-105D Тандерчиф10,4[9]макс.Реактивный истребитель-бомбардировщик
1977МиГ-2910,4[14]макс., М=0,75Фронтовой истребитель 4 поколения
1956Конвэйр B-58A Хастлер11,3[9]макс. (без подвески)Дальний сверхзвуковой бомбардировщик
1955Сессна-17211,6[9]макс.Самый массовый самолёт общего назначения
1977Су-2711,6[13]макс.Тяжелый истребитель 4 поколения
1935Северский P-3511,8[9]макс.Истребитель 1930-х годов
1983Боинг 767—233 (Планёр Гимли)~12планированиеШирокофюзеляжный пассажирский самолёт
1940Мартин B-26F Мародер12,0[9]макс.Средний бомбардировщик ВМВ
1925Супермарин S.412,1[9]макс.Гоночный самолёт
1956Конвэйр F-106A Дельта Дарт12,1[9]макс.Сверхзвуковой истребитель-бесхвостка
1967МиГ-23МЛ12,1[15]макс., М<1Истребитель 3 поколения
1942Грумман F6F-3 Хеллкэт12,2[9]макс.Палубный истребитель ВМВ
1940Кёртис SB2C-1 Хеллдайвер12,4[9]макс.Палубный пикирующий бомбардировщик ВМВ
1935Боинг B-17G Флаинг Фортресс12,7[9]макс.Дальний бомбардировщик ВМВ
1955Воут F-8H Крусэйдер12,8[9]макс.Палубный сверхзвуковой истребитель
1939Консолидейтед B-24J Либерейтор12,9[9]макс.Дальний бомбардировщик ВМВ
1939Локхид P-38L Лайтнинг13,5[9]макс.Тяжёлый истребитель ВМВ
1953Норт Америкэн F-100D Супер Сэйбр13,9[9]макс.Первый сверхзвуковой истребитель
1952Ту-16~14[16]макс.Дальний реактивный бомбардировщик
1949Бе-614,4[17]макс.Патрульный гидросамолёт
1963Ил-62М14,5[18]макс.Узкофюзеляжный пассажирский самолёт
1940Норт Америкэн P-51D Мустанг14,6[9]макс.Основной истребитель США во ВМВ
1935Дуглас DC-314,7[9]макс.Самый массовый пассажирский/транспортный самолёт
1936Пе-814,8[17]макс.Дальний бомбардировщик ВМВ
1967Боинг 73715макс.Узкофюзеляжный пассажирский самолёт
1975Як-4215[19]макс. (при малых М)Региональный пассажирский самолёт
1953Мартин B-57B Канберра15[9]макс.Средний реактивный бомбардировщик
1947Норт Америкэн F-86E Сейбр15,1[9]макс.Реактивный истребитель первого поколения
1960Грумман A-6E Интрудер15,2[9]макс.Палубный реактивный бомбардировщик
1957Ан-1215,3[20]макс.Тяжёлый военно-транспортный самолёт
1971Ил-76Т15,5[21]макс.Военно-транспортный самолёт
1966Як-4015,5[22]макс.Региональный пассажирский самолёт
1964Дженерал Дайнемикс F-111D15,8[9]макс.Тактический бомбардировщик с изменяемой геометрией крыла
1943Локхид L.1049G Супер Констелэйшен16,0[9]макс.Дальний пассажирский самолёт
1947Норт Америкэн B-45C Торнадо16,3[9]макс.Средний реактивный бомбардировщик
1957Ил-1816,3[23]макс.Дальний пассажирский самолёт
1968Ту-154М16,5[24]макс.Узкофюзеляжный пассажирский самолёт
2003Aeros Combat L16,7макс.Безмачтовый дельтаплан
1942Боинг B-29 Суперфортресс16,8[9]макс.Дальний бомбардировщик ВМВ
1969Боинг 74717макс.Широкофюзеляжный пассажирский самолёт
1952Авро Вулкан17[16]макс.Стратегический бомбардировщик
1959Ан-2417,2[25]макс.Узкофюзеляжный пассажирский самолёт
-Т-4МС17,5расчётноеПроект стратегического бомбардировщика
1976Ил-8617,5[26]макс.Широкофюзеляжный пассажирский самолёт
1944Локхид F-80A Шутинг Стар17,7[9]макс.Первый серийный реактивный истребитель США
1989Ту-20418[27]макс.Узкофюзеляжный пассажирский самолёт
1982Ан-124 Руслан18макс.Тяжёлый дальний транспортный самолёт
195618,5[16]макс.Стратегический бомбардировщик
1963Ту-134А~18,5[28]макс. (при малых М)Ближнемагистральный пассажирский самолёт
1974Рокуэлл B-1 Лансер>19[16]макс.Стратегический бомбардировщик с изменяемой геометрией крыла
1988Ан-22519макс.Сверхтяжёлый дальний транспортный самолёт
1981Ту-160>19[16]макс.Стратегический бомбардировщик с изменяемой геометрией крыла
Альбатрос20Морская птица отряда буревестникообразных
1947Боинг B-47E Стратоджет20[9]макс.Стратегический дозвуковой бомбардировщик
1952Боинг B-52G Стратофортресс21,5[9]макс. расчёт.Стратегический дозвуковой бомбардировщик
1984Рутан Эйркрафт Вояджер27[29]макс.Экспериментальный самолёт для рекордных полётов
1935Гёппинген Gö 328при 72 км/чПланер
1967Локхид U-2~28крейсерск.Стратегический дозвуковой разведчик
1956LET L-13 Бланик28,5при 85 км/чСамый массовый планер
1982М-17~30[30]планированиеВысотный самолёт
1988М-55~30[31]планированиеВысотный самолёт
2005Вёрджин Атлантик Глобал Флаер37[29]макс.Экспериментальный самолёт для рекордных полётов
1993Schleicher ASH 2650макс. (при 85 км/ч)Серийный планер.
2005Schleicher ASG 29-18m52макс.Серийный планер.
1986Schleicher ASH 2557макс.Двухместный серийный планер.
СтранаПервый
полёт
ЛАkРежим
полёта
Тип

Примечания

Литература

  • В.Б. Шавров. История конструкций самолётов в СССР 1938-1950 гг. Издание 3-е, исправленное. — М.: «Машиностроение», 1994. — ISBN 5-217-00477-0.
  • Loftin L. K., Jr. Quest for performance: The evolution of modern aircraft. — Washington, D.C.: NASA Scientific and Technical Information Branch, 1985.