Что означает «Коэффициент подъёмной силы»
Безразмерная величина, показывающая, какую подъёмную силу создаёт крыло при данном угле атаки и форме профиля.
- Обозначение
- Cy (Cl)
- Единицы
- безразмерная
- Типичное максимальное значение
- 1,2–1,6 без механизации, 2,5–3,5 с механизацией
- Зависит от
- угла атаки, профиля, числа Маха
Формула и её смысл
Подъёмная сила крыла пропорциональна динамическому напору, площади крыла и безразмерному коэффициенту, в который собрана вся «аэродинамическая специфика»: форма профиля, угол атаки, закрылки, число Рейнольдса. Именно такая запись позволяет сравнивать крылья разных размеров и переносить результаты продувок моделей на реальные самолёты.
- Y
- подъёмная сила, Н
- Cy
- коэффициент подъёмной силы
- ρ
- плотность воздуха, кг/м³
- V
- скорость, м/с
- S
- площадь крыла, м²
Для горизонтального полёта Y равна весу самолёта.
График зависимости от угла атаки
В докритической области коэффициент растёт почти линейно: на каждый градус угла атаки приходится прирост около 0,1 — для тонких профилей при небольших скоростях. Крутизна наклона зависит от удлинения крыла: чем крыло длиннее и уже, тем сильнее растёт коэффициент. В какой-то точке рост прекращается — это значение называют максимальным, а соответствующий угол критическим. За ним следует срыв потока и резкое падение коэффициента.
Положение максимума определяет скорость сваливания: чем больше максимальный коэффициент, тем меньше скорость, при которой самолёт ещё держится в воздухе. Весь смысл механизации крыла — поднять этот максимум.
Значения для разных конфигураций
Максимальный коэффициент у чистого крыла с гладкой кромкой составляет 1,2–1,6. Выдвижные закрылки добавляют ещё 0,8–1,2, предкрылки поднимают критический угол и дают прирост до 0,5. У пассажирских лайнеров с трёхщелевыми закрылками и предкрылками посадочный коэффициент достигает 3,0–3,5, а у специальных самолётов короткого взлёта с обдувом крыла — свыше 5.
| Конфигурация | Cy max |
|---|---|
| Чистое крыло | 1,2–1,6 |
| Одиночный закрылок | 1,8–2,2 |
| Закрылки плюс предкрылки | 2,5–3,2 |
| Лайнер на посадке | 3,0–3,5 |
| Обдув крыла (STOL) | 4–5 и выше |
Как рассчитывают посадочную скорость
Из формулы подъёмной силы получается скорость сваливания: чтобы вывести её, подъёмную силу приравнивают к весу и решают уравнение относительно скорости. Чем больше вес и меньше площадь крыла и максимальный коэффициент, тем выше скорость. Поэтому при сертификации определяют Cy max в аэродинамической трубе, уточняют в лётных испытаниях и закладывают запас в рабочие скорости: заход выполняют не ниже 1,23 скорости сваливания в посадочной конфигурации.
Для самолёта массой 60 т, площадью крыла 122 м² и Cy max = 3,0 на уровне моря скорость сваливания получается около 55 м/с, то есть 200 км/ч. Заходить на посадку приходится на скорости около 250 км/ч.