Существует ли максимальное отношение подъемной силы к лобовому сопротивлению?

С современными технологиями L/D может доходить до 70 или 75, а для увеличения потребуется почти непрактично большой размах крыла. Планеры должны летать по узким кругам, чтобы использовать восходящие потоки, и чем больше становится размах крыльев, тем больше будет разница скоростей между внутренним и внешним крылом. Кроме того, приземлиться на такое широкое крыло, не сбросив законцовку, будет очень сложно. Крылья меньшего размера с большим удлинением будут иметь меньшую длину хорды, что приведет к меньшему числу Рейнольдса s, что приведет к резкому увеличению сопротивления трения, если удлинение увеличится без увеличения площади крыла. Поэтому поможет только увеличение размаха крыла, а это упирается в мягкую стенку за 30 м таких конструкций, как Eta . Кроме того, текущий предел массы 850 кгсделает большие самолеты непривлекательными для пилотов-гонщиков.

Concordia (pdf!) Утверждается , что L/D приближается к 75, но с годами я научился рассматривать теоретические прогнозы как неизменно оптимистичные, а реалистичные характеристики, с ошибками на крыле и всем остальным, никогда не будут полностью соответствовать желанный идеал.

Вернер Пфеннигер предложил использовать ламинаризацию пограничного слоя за счет всасывания (pdf!) , чтобы уменьшить сопротивление трения, и предложил конструкции планеров с отношением длины к диаметру, превышающим 100. Турбины на законцовках крыла приводили бы в действие всасывающие насосы, так что они по-прежнему оставались бы безмоторными самолетами. Но до сих пор никто не осмелился воплотить его видения в жизнь.

В то время как ламинаризация позволяет избежать увеличения сопротивления трения турбулентного пограничного слоя, движущаяся стенка полностью устраняет вязкие потери. Теперь возникает трение между движущейся стенкой (это может быть натянутая фольга между двумя цилиндрами в передней и задней части крыла) и неподвижной конструкцией. С текущими материалами нет никакой надежды уменьшить лобовое сопротивление таким образом, но кто знает, какие трюки возможны в будущем.

Коэффициент планирования 100 или более выглядит маловероятным в ближайшие 50 лет.

При любом измерении летно-технических характеристик самолета мы должны начинать с аэродинамического профиля. Все разумные реальные аэродинамические поверхности начинаются примерно с 120:1 наилучшего L/D. Это связано с тем, что с тестируемым аэродинамическим профилем у вас обычно есть оптимальное сочетание Cl = 1,2 и Cd = 0,10; следовательно, L / D 120: 1 (для более теоретических и практических соображений читайте «Эбботт и фон Дёнхофф»).

По мере того, как вы добавляете сопротивление посторонним компонентам вашего самолета, таким как: кабины, колеса, поверхности управления, грязь, двери, головки винтов, антенны, законцовки крыльев, вентиляция, швы панелей и т. д.; вы отбрасываете наилучшую достижимую конфигурацию L/D. Для таких самолетов, как Space Shuttle, отношение L/D будет меньше 5:1 (отсюда и фраза «летающий кирпич»). С другой стороны, типичный самолет авиации общего назначения имеет отношение L/D примерно 9:1. Для сложного планера, в котором особое внимание уделяется деталям, конфигурация теряет только 50% производительности и достигает вышеупомянутого соотношения L/D 60:1. Более высокая производительность, безусловно, возможна, но, скорее всего, она будет носить инкрементальный характер.

Отправной точкой при проектировании самолета часто является исходная конфигурация, при которой сопротивление трения об обшивку крыла равно математическому сопротивлению, вызванному подъемной силой. Следуя этому расчету, мы начинаем корректировать вещи до тех пор, пока не появится приемлемая конфигурация. Чем реалистичнее первая догадка, тем быстрее возникает конфигурация.

При оценке передовых концепций, таких как всасывание или выдувание пограничного слоя, затраты на питание воздушных насосов часто игнорируются при тестировании; как и в реальности, многие микроскопические поры быстро засоряются и становятся неэффективными, поэтому будьте осторожны, принимая данные о характеристиках контроля пограничного слоя за чистую монету.

Грубо говоря, отношение L/D ограничено удлинением крыла (его длина к ширине его хорды) и трением поверхности крыла (именно поэтому иней/лед на крыле — это плохо — он резко увеличивается). трение крыла).

Да, вы можете иметь L/D сколь угодно высоким. Но я не думаю, что вам понравится летать в сверхтекучей жидкой гелиевой жидкости в милликельвинах, которая имеет нулевую вязкость...

Коэффициенты подъемной силы и сопротивления определяются при фиксированном и равномерном давлении. Поэтому гравитация и принцип Архимеда не должны касаться этой темы. Максимальное аэродинамическое качество достигается с бесконечными крыльями. 2D-оптимизация аэродинамического профиля с генетическим алгоритмом дает следующую оптимизацию аэродинамического качества: 1/0,00166/0,002=300 000

https://optimization.mccormick.northwestern.edu/index.php/Wing_Shape_Optimization

Конечно, это теоретический предел... который не имеет особого смысла в нынешнем реальном мире с конечными крыльями, турбулентностью в чистом воздухе, шероховатостью поверхности, водой на крыльях и т. д...