Areodynamik

Vid de farter som gäller för ett segelflygplan kommer inte luften runt flygplanet att komprimeras.
Enligt Bernoullis lag för en strömmande inkompressibel gas, gäller:

Statiska trycket + Dynamiska trycket = totaltrycket = Konstant

En liten förklaring; statiskt tryck = gällande lufttryck, dynamiskt tryck = det tryck som strömmande luft utsätter en kropp för (fartvind).
Sammanfattning: om strömningshastigheten ökar blir det statiska trycket mindre för att totaltrycket ska förbli konstant.
Vad betyder då det här för ett flygplan?
När ett flygplan färdas i luften utsätts vingen för en luftström i en viss anfallsvinkel. Luftens strömningshastighet på vingens översida kommer att öka. Enligt Bernoullis lag kommer då det statiska trycket att minska, det uppstår ett undertryck. På vingens undersida blir förhållandet det motsatta, ett övertryck. En lyftkraft uppstår vinkelrätt mot luftströmmen. Ett motstånd verkar i motsatt riktning mot luftströmmen. Rikted snett uppåt-bakåt verkar då resultanten av lyftkraft/ motstånd; luftkraften.
Den punkt på vingen där luftkraften angriper kallas tryckcentrum.

Bilden visar vingens anfallvinkel (blå linje) i förhållande till luftströmmen. Den röda linjen, följer vingens medelpunkt, och visar vingens välvning.

Lyftkraft

Lyftkraften påverkas av tre faktorer:

1. Lyftkraftskoefficienten: som är beroende på Vingens profil och anfallsvinkel.

2. Dynamiska trycket: som är beroende av Farten och lufttätheten.

3. Vingytan.

Vingens uppgift är att lämna erforderlig lyftkraft för att bära flygplanet. Moderna vingprofiler är en kompromiss mellan lyftkraft och motstånd. Vingens egenskaper i olika fartregister spelar också in.

Motstånd

Motståndet kan också delas upp i tre faktorer:

1. Motståndscoefficienten: som är beroende av nollmotståndet och det inducerade motståndet.

2. Dynamiska trycket: som är beroende på Farten och Lufttätheten.

3. Vingytan. (Frontalytan)

Nollmotstånd delas upp i interferens-, tryck- och friktionsmotstånd.
Interferensmotstånd är det motstånd som kommer av luftvirvlar som bildas vid övergången mellan vinge och kropp, runt stabilisatorn etc.
Tryckmotstånd (formmotstånd) orsakas av flygplanets form.
Inducerat motstånd kommer av den tryckutjämning som sker vid vingspetsarna. Eftersom det bildas ett lägre tryck på översidan vingen, och ett högre på undersidan, strävar trycket att utjämnas vid vingspetsen. Den luftvirvel som då bildas verkar bromsande på flygplanet.
Friktionsmotståndet är beroende på ytjämnheten hos flygplanets olika delar och hur länge luftströmen över en yta förblir laminär; dvs. följer ytan utan att börja virvla. Turbulens över en yta ökar motståndet.
Farten inverkar så att en fördubbling av hastigheten fyrdubblar motståndet.
Lufttätheten varierar med höjden så att den har halverats vid ca. 5000m höjd. De meteorologiska hög och lågtrycken inverkan är inte märkbar i låga hastigheter.


Bilden visar luftmotståndet hos olika former med samma frontalyta, där motståndet för en, på båda sidor, plan rondell är satt till 100%.

Vingprofiler

Vingens lyftkraft genereras av anfallsvinkeln och dess utformning samt farten.
Anfallsvinkeln är den vinkel med vilken mötande luft träffar den. Hög anfallsvinkel (när luftströmen träffar vingen snett underifrån) ger stor lyftkraft, men också stort motstånd. Eftersom (vid planflykt) lyftkraften motsvarar flygplanets vikt, ger låga farter hög anfallsvinkel, höga farter liten eller ingen alls eftersom vingprofilen i sig själv då ger tillräcklig lyftkraft. En vinges profil (tvärsnitt) har stor betydelse för dess egenskaper.
Bilden nedan visar (A) en äldre profil med stor välvning som visserligen lämnar stor lyftkraft särskilt vid låga farter, men den genererar också ett stort motstånd. Luftströmen förblir laminär bara en liten bit innan den avlöser och blir turbulent.
(B) visar en modernare profil där omslagspunkten (där turbulensen börjar) flyttats bakåt och därmed ger mindre motstånd. Profilen har goda högfartsegenskaper men lågfartsegenskaperna blir lidande.

Meteorologi Flygplanet