Крылья с большой подъемной силой плохи для более высоких скоростей?

Каждый аэродинамический профиль имеет диапазон коэффициентов подъемной силы, при котором обтекание крыла наиболее благоприятно. Аэродинамические поверхности с высоким изгибом смещают этот диапазон в сторону более высоких коэффициентов подъемной силы. Теперь вопрос сводится к следующему: при каком коэффициенте подъемной силы самолет будет работать наиболее эффективно?

Эффективность транспортного самолета максимальна, когда ни один из трех параметров полезной нагрузки, дальности полета и скорости нельзя изменить без уменьшения произведения трех. Как оказалось, большое влияние на это оказывает вес крыла, особенно для больших самолетов : более тяжелое крыло уменьшит возможную полезную нагрузку. Лучше ограничить размах крыла таким образом, чтобы отношение размаха крыла к хорде было между 7 и 10: это ограничит изгибающий момент в корне крыла и позволит сделать крыло легче. При таком удлинении оптимальный коэффициент подъемной силы для достижения наилучших транспортных характеристик составляет от 0,4 до 0,6, и это число, при котором аэродинамический профиль с малым изгибом будет чувствовать себя как дома.

Однако при таком низком коэффициенте подъемной силы аэродинамический профиль с большим изгибом, с другой стороны, будет испытывать сильный пик всасывания на нижней стороне носовой части. При больших числах Маха полета это приведет к локальному сверхзвуковому обтеканию и значительному увеличению лобового сопротивления, а также к циклическим нагрузкам на крыло ( баффингам ).

Теперь вы можете правильно утверждать, что крыло могло бы быть намного меньше с аэродинамическим профилем с большим изгибом для той же подъемной силы. Да, но крыло также должно адаптироваться к условиям взлета и посадки, а также должно иметь достаточный объем , чтобы вместить путевое топливо. И для этого условия посадки крыло авиалайнера будет даже иметь больший изгиб, чем аэродинамический профиль вашего примера:

Типичная посадочная конфигурация крыла авиалайнера, из статьи А.М.О. Смита , McDonnell-Douglas, в Journal of Aircraft, Vol 12 No 6, 1975.

а если изменить угол атаки крыла с большой подъемной силой? Направление передней части крыла вниз, что делает его подъемную силу более направленной вперед.

Двигатель самолета создает поступательное движение.

Крылья (и корпус) самолета поглощают часть этой энергии движения вперед, создавая подъемную силу и сопротивление.

Если вы просто измените угол атаки, чтобы вектор подъемной силы указывал в более прямом направлении (а не только в направлении вверх), вы все равно создаете сопротивление, пропорциональное подъемной силе. Поэтому, если вы хотите летать на высокой скорости, лучше иметь крыло с меньшей подъемной силой, что приводит к меньшему сопротивлению.

С другой стороны, отношение подъемной силы к сопротивлению также зависит от угла атаки. Таким образом, если вы измените угол атаки с наилучшего соотношения (в любом направлении), вы получите меньшую подъемную силу и большее сопротивление. К сожалению, соотношение ухудшается быстрее при отрицательных изменениях (нос вниз), чем при положительных изменениях (нос вверх).