Stød modarbejder modstand

Modstand er prisen for at bevæge sig gennem luft. Flyingeniører deler den op i to slags.

1. Parasитmodstand. Den kommer fra formen og overfladen: flykroppens, dækkenes og stiver­nes trykmodstand, når de skubber luften til side, samt hudfriktion, når luften gnider langs overfladen. Den opfører sig ligesom opdriften: D_p = ½ρV²S × C_D0. Den vokser med kvadratet på hastigheden.

2. Induceret modstand. Det er prisen for at skabe opdrift. En vinge med et begrænset vingefang skubber luften ned, og luften snor sig rundt om vingespidserne og danner hvirvlende vingespidsvirvler. Den spildte energi viser sig som en kraft bagud: D_i = ½ρV²S × C_L² / (π e AR). Her er AR sideforholdet (vingefang² divideret med vingens areal; lange, smalle vinger har et højt AR), og e er en virkningsgradsfaktor under 1.

Lægger man dem sammen, får man den samlede modstandskoefficient: C_D = C_D0 + C_L² / (π e AR).

Tallene for legetøjsflyet. Legetøjsflyet har C_D0 = 0,03, e = 0,8 og AR = 7,5 (undervisningsværdier). I vandret flyvning er L = W, så C_L = 2W / (ρV²S) og bliver mindre, når hastigheden stiger. Det betyder, at den inducerede modstand falder med hastigheden (den følger 1/V²), mens parasitmodstanden stiger med hastigheden (V²). Legetøjsflyet giver:

• 25 m/s: parasitmodstand 184 N, induceret modstand 834 N, i alt omkring 1.020 N. Langsom flyvning er domineret af induceret modstand.
• 36,5 m/s: parasitmodstand 392 N, induceret modstand 391 N, i alt omkring 783 N. Det er den mindst mulige modstand.
• 50 m/s: parasitmodstand 735 N, induceret modstand 208 N, i alt omkring 943 N.
• 80 m/s: parasitmodstand 1.882 N, induceret modstand 81 N, i alt omkring 1.963 N. Hurtig flyvning er domineret af parasitmodstand.

Hvis du tegner den samlede modstand i forhold til hastigheden, får du en U-formet kurve. Nederst i U'et er den inducerede modstand og parasitmodstanden lige store. Det er hastigheden for det bedste L/D-forhold: ved 36,5 m/s har flyet L/D = 9.810 / 783 ≈ 12,5. For et jetfly ligger denne hastighed tæt på den hastighed, der giver den længste rækkevidde, selv om de præcise bedste hastigheder også afhænger af motoren. En svæveflyver flyver tæt på denne hastighed for at tilbagelægge mest muligt terræn for hver meter højde, der mistes (World 6).

Hvad motoren bruges til. Under konstant flyvning skal stødet være lig med luftmodstanden, så stødet bestemmes af modstandskurven. Ved det bedste L/D behøver legetøjsflyet kun omkring 785 N stød for at bære en vægt på 9.810 N. Flyv langsommere eller hurtigere, så stiger det nødvendige stød igen.

Sådan mindsker du luftmodstanden. Glatte former og landingsstel, der kan trækkes ind, mindsker parasitmodstanden. En længere, smallere vinge (større sideforhold) mindsker den inducerede modstand, fordi D_i er omvendt proportional med AR. Derfor har svævefly så lange vinger, og passagerfly har winglets (Verden 7). Motorer findes i to hovedtyper: propeller (som accelererer en stor mængde luft en lille smule) og jetmotorer (en mindre mængde meget hurtigere). Verden 4 forklarer, hvordan en jetmotor skaber stød.