Почему сваливание увеличивает сопротивление?

Срыв означает, что отрыв потока увеличивается, поэтому подъемная сила больше не увеличивается с углом атаки. Этот отрыв потока происходит в основном над задней, внутренней частью крыла, где локальный наклон поверхности имеет обратную составляющую.

Теперь сравните давление над аэродинамическим профилем для полностью присоединенного и частично отрывного потока, когда оно выглядит близким или срывным. На приведенном ниже графике показан результат XFOIL для аэродинамического профиля под углом атаки 12 °. Пунктирные линии показывают распределение невязкого давления (без разделения), а сплошные линии показывают распределение вязкого давления с отрывным потоком на последних 20% верхней стороны. Если вам нужна дополнительная информация для интерпретации сюжета, обратитесь к этому и этому ответу .

Обратите внимание, что шкала по оси Y отрицательна: более отрицательное значение означает большее всасывание. Срывающийся аэродинамический профиль показывает более низкое всасывание на большей части хорды, и только на последних 10% его местное давление ниже, чем оно было бы без отрыва.

Это означает, что сваливание уменьшает всасывание в той части крыла, которая направлена ​​вперед (на самом деле для этого всасывания используется выражение «нос» или «тяга передней кромки »), в то время как оно увеличивает всасывание в той части, которая больше всего направлена ​​назад. В сумме оба эффекта увеличивают сопротивление.

Является ли это увеличением индуктивного сопротивления или паразитным сопротивлением?

Фактически это дефицит подъемной силы из-за отрыва потока, а индуктивное сопротивление все равно растет. Вблизи сваливания большая подъемная сила должна быть куплена за счет непропорционального увеличения угла атаки, что влечет за собой одинаково непропорциональное увеличение как индуктивного, так и паразитного сопротивления. После сваливания подъемная сила снова падает, но сопротивление продолжает расти.

Сопротивление — это просто составляющая аэродинамической силы, действующей на весь планер, которая соответствует вектору скорости самолета. (поскольку подъемная сила - это составляющая, нормальная или перпендикулярная скорости). Когда самолет сваливается, векторная сумма всех аэродинамических сил направлена ​​назад под гораздо большим углом (подумайте о том, чтобы толкнуть дверь в воздух или высунуть руку из окна автомобиля).

Сопротивление можно разбить на несколько отдельных компонентов (например, сопротивление формы, индуктивное сопротивление и т. д. и т. д.), но самый простой ответ заключается в том, что когда крыло сваливается, общая сила направлена ​​назад под гораздо большим углом, чем когда самолет не глохнет и чисто рассекает воздух.

Сваливание действительно резко увеличивает сопротивление. Картинка выше это$C_D$более 180° от этого ответа , который также содержит соответствующий график для$C_L$. Около 12° мы можем увидеть огромный скачок в$C_D$, после чего кривая повторяет форму подъема плоской пластины .

Скачок сопротивления особенно резок для NACA 0012, потому что он относится к категории профилей со срывом передней кромки, как описано в этом ответе : над передней кромкой образуется тонкий пузырь, который затем лопается при критическом угле срыва. Толстые аэродинамические поверхности имеют срыв задней кромки с более постепенным поведением.

Внезапное увеличение сопротивления полностью статически заглохшего профиля носит паразитный характер. Отделенный поток от верхней поверхности вызывает уменьшение подъемной силы (индуцированное сопротивление) и гораздо большее сопротивление, чем сопротивление трения от хорошо прикрепленного потока.