İtki, sürükleme kuvvetine karşı koyar

Sürükleme, havada hareket etmenin bedelidir. Uçak mühendisleri bunu iki türe ayırır.

1. Parazit sürükleme. Bu sürükleme, şekilden ve yüzeyden kaynaklanır: gövde, lastikler ve desteklerin havayı kenara itmesinden doğan basınç sürüklemesi ve havanın yüzey boyunca sürtünmesinden kaynaklanan yüzey sürtünmesi. Kaldırma kuvvetine benzer şekilde davranır: D_p = ½ρV²S × C_D0. Süratin karesiyle artar.

2. İndüklenmiş sürükleme. Bu, kaldırma kuvveti oluşturmanın bedelidir. Sonlu açıklığa sahip bir kanat havayı aşağı iter ve hava, kanat uçlarının çevresinden kıvrılarak dönen kanat ucu girdapları oluşturur. Bu boşa harcanan enerji, geriye doğru bir kuvvet olarak ortaya çıkar: D_i = ½ρV²S × C_L² / (π e AR). Burada AR, uzunluk oranıdır (kanat açıklığının karesinin kanat alanına bölümü; uzun ve ince kanatların AR değeri yüksektir) ve e, 1'den küçük bir verim katsayısıdır.

Bunları bir araya getirince toplam sürükleme katsayısı C_D = C_D0 + C_L² / (π e AR) olur.

Oyuncak uçak sayıları. Oyuncak uçağın C_D0 = 0,03, e = 0,8 ve AR = 7,5 değerleri vardır (öğretim amaçlı değerler). Yatay uçuşta L = W olduğundan C_L = 2W / (ρV²S) olur ve sürat arttıkça küçülür. Bu da indüklenmiş sürüklemenin süratle birlikte azaldığı (1/V² oranında değiştiği), parazit sürüklemenin ise arttığı (V² oranında değiştiği) anlamına gelir. Oyuncak uçak için sonuçlar:

• 25 m/s: parazit sürükleme 184 N, indüklenmiş sürükleme 834 N, toplam yaklaşık 1.020 N. Yavaş uçuşta indüklenmiş sürükleme baskındır.
• 36,5 m/s: parazit sürükleme 392 N, indüklenmiş sürükleme 391 N, toplam yaklaşık 783 N. Bu, en düşük sürükleme hızıdır.
• 50 m/s: parazit sürükleme 735 N, indüklenmiş sürükleme 208 N, toplam yaklaşık 943 N.
• 80 m/s: parazit sürükleme 1.882 N, indüklenmiş sürükleme 81 N, toplam yaklaşık 1.963 N. Hızlı uçuşta parazit sürükleme baskındır.

Toplam sürüklemeyi sürate göre grafiğe dökersen U şeklinde bir eğri elde edersin. U'nun en alt noktasında indüklenmiş ve parazit sürükleme eşittir. Bu, en iyi L/D değerinin elde edildiği sürattir: 36,5 m/s'de uçağın L/D değeri 9.810 / 783 ≈ 12,5 olur. Jet uçaklarda bu sürat, en uzun menzili sağlayan sürate yakındır; ancak en iyi kesin süratlar motora da bağlıdır. Bir planör pilotu, kaybettiği her metre yükseklik başına en fazla mesafeyi katetmek için bu sürate yakın uçar (Dünya 6).

Motor ne işe yarar? Sabit uçuşta itki, sürüklemeye eşit olmalıdır; bu yüzden itki, sürükleme eğrisi tarafından belirlenir. En iyi L/D oranında oyuncak uçağın 9.810 N ağırlığı taşıması için yalnızca yaklaşık 785 N itkiye ihtiyacı vardır. Daha yavaş veya daha hızlı uçarsanız gereken itki yeniden artar.

Sürükleme nasıl azaltılır? Pürüzsüz şekiller ve içeri çekilen iniş takımları parazit sürüklemeyi azaltır. Daha uzun ve daha dar bir kanat (daha yüksek açıklık oranı), D_i AR ile ters orantılı olduğu için indüklenmiş sürüklemeyi azaltır. Planörlerin bu kadar uzun kanatlara sahip olmasının ve yolcu uçaklarında kanatçıklar bulunmasının nedeni budur (Dünya 7). Motorlar iki ana gruba ayrılır: pervaneler (büyük miktarda havayı biraz hızlandıranlar) ve jetler (daha az miktarda havayı çok daha hızlı hareket ettirenler). Dünya 4, bir jetin nasıl itki ürettiğini açıklar.