Почему точка минимального сопротивления не соответствует точке наилучшей поляры Cl/CD?

«Минимальное сопротивление» на 2 градусах на изображении 4.3 — это просто минимум Cd (коэффициент, а не сила). Это наиболее обтекаемая позиция, и здесь вы создадите наименьшее сопротивление при заданной скорости. Однако вы не создадите большой подъемной силы, если таковая имеется. На самом деле, если вы хотите лететь ровно (т.е. с 1 g), вам придется лететь так быстро, что сопротивление все равно станет слишком большим. Больше, чем если бы вы летели под более оптимальным углом 5 градусов.

Если бы Cl был постоянным по аоа, лучший Cl/Cd действительно имел бы место при минимуме Cd. (фиксированное количество, деленное на наименьшее количество), увы, Cl и Cd увеличиваются с увеличением аоа, достигая наилучшего соотношения Cl/Cd (в вашем примере) при 5 градусах на изображении 4.7.

После этого Cd увеличится намного больше, чем Cl, что ухудшит соотношение.

Нужно различать коэффициенты и силы.

Коэффициенты представляют собой безразмерные числа, которые используются для сравнения явлений потока при различных скоростях, масштабах или атмосферных условиях. Коэффициенты силы представляют собой силы, нормализованные по опорной площади (для устранения влияния размера), квадрату скорости, деленному на два (для устранения влияния скорости) и плотности воздуха (для устранения влияния атмосферы). Математически говоря:

Наименьший коэффициент лобового сопротивления приходится на довольно низкий коэффициент подъемной силы. Чтобы создать достаточную подъемную силу, чтобы нести собственный вес, самолет должен лететь там довольно быстро. Это высокое динамическое давление в этой полярной точке означает, что общая сила сопротивления выше, чем в полярной точке немного выше ее.

В точке наилучшего L/D соотношение между обеими силами достигает минимума, поэтому на самом деле самое низкое сопротивление для данной подъемной силы приходится на эту точку.

Только если не учитывать подъемную силу (скажем, при вертикальном пикировании, целью которого является достижение максимальной скорости), точка наименьшего коэффициента сопротивления будет также точкой наименьшего сопротивления (при том же динамическом давлении). Обобщая: точка минимального сопротивления смещается между максимальной полярной точкой L/D и минимальной$c_D$полярной точки с косинусом угла траектории полета. Между углом траектории полета 90° и 270° (перевернутый полет) он смещается между минимумом$c_D$точка и минимальная полярная точка L/D (где подъемная сила отрицательна).

На первой картинке видно, что точка минимального сопротивления точно такая же, как и максимальное отношение L/D.

Это имеет смысл, по крайней мере, в контексте линейного полета на постоянной высоте, потому что Подъемная сила должна быть равна Весу и, следовательно, постоянна, поэтому, если мы максимизируем L/D, мы также должны минимизировать Сопротивление. (Кроме того, если мы максимизируем L/D, мы одновременно максимизируем Cl/Cd.)

Но поскольку воздушная скорость не является фиксированной при изменении угла атаки, из этого не следует, что, минимизируя сопротивление, мы также минимизируем Cd, и это ключ к решению вашего затруднения.

Несмотря на вводящую в заблуждение метку на третьем графике, отмеченная точка на самом деле не является точкой минимального сопротивления. Скорее, это точка, в которой коэффициент аэродинамического сопротивления минимален. В контексте линейного полета на постоянной высоте, где L = W, но воздушная скорость может свободно изменяться при изменении угла атаки, точка минимального коэффициента сопротивления полностью отличается от точки минимального сопротивления .