Warum bewegt sich das Druckzentrum (Widerstand?) beim Übergang von Überschall zu Überschall nach vorne?

Der Druckmittelpunkt bewegt sich beim Übergang in den Überschallflug nicht nach vorne, sondern zurück. Lassen Sie mich die Druckverteilung um ein Unter- und ein Überschallprofil vergleichen, und der Grund sollte offensichtlich sein:

Erste Unterschallströmung, die einen Eppler 502 bei moderatem Anstellwinkel (3°) zeigt:

Und hier ist ein rhombisches Tragflächenprofil in Überschallströmung, kopiert aus dieser Antwort :

Während die Druckdifferenz zwischen Ober- und Unterseite bei Unterschallströmung in der Nähe der Vorderkante am größten ist und mit zunehmender Rückwärtsbewegung abnimmt, ist die Druckdifferenz zwischen beiden Seiten beim Überschallprofil über die Sehne konstant. Ein ungekrümmter rhombischer Flügel ist der einfachste Fall: Der Druck springt nach oben, wenn die Luft durch einen Stoß strömt, und nach unten, wenn sie durch einen Expansionsventilator strömt. Dazwischen ist der Druck konstant, da sich die lokale Neigung der Oberfläche nicht ändert.

Infolgedessen liegt der Druckmittelpunkt bei Unterschallströmung in der Nähe des Viertelpunkts und bei Überschallströmung in der Mitte der Sehne (wenn Spitzeneffekte vernachlässigt werden).

Selbst im Überschallflug, wenn die lokale Überschallströmung den Druckanstieg verzögert , beginnt sich das Druckzentrum zurückzubewegen. Dies ist der Grund für die Neigung nach unten, die beim Beschleunigen über die kritische Machzahl hinaus auftritt , die als Mach Tuck bezeichnet wird .

OK, jetzt habe ich vergessen, das Zentrum des Luftwiderstands bisher zu erwähnen. Sie ist von untergeordneter Bedeutung, da die Widerstandskraft so viel kleiner ist als die Auftriebskraft. Das Konzept ist das gleiche: Summieren Sie alle Widerstandsbeiträge und finden Sie den Punkt, an dem eine diskrete Kraft, die in Richtung des Widerstands aufgebracht wird, dieselbe Wirkung hat. Während das Druckzentrum nur den gesamten Druck aufsummiert (und die Anteile enthält, die zum Widerstand beitragen), mischt das Druckzentrum sowohl Scher- als auch Druckeffekte und betrachtet den Anteil, der in Strömungsrichtung wirkt.

Beim Übergang vom transsonischen zum Überschallflug bewegt sich das Druckzentrum (CP) tatsächlich nach hinten.

Wenn sich das Tragflächenprofil durch die Luft bewegt und transsonische Geschwindigkeiten erreicht, beginnen sich Stoßwellen zu bilden; was zu einer Druckerhöhung auf die Stoßwellenregion führt. Dieser Druckanstieg trägt dazu bei, wo sich das Druckzentrum (CP) konzentriert.

Wenn das Profil jetzt schneller wird (in Richtung Überschall), lässt es die Stoßwelle hinter sich und bewegt so den CP nach hinten.

Das Druckzentrum ist der Punkt, an dem der Auftrieb auf die Flügel eines Flugzeugs wirkt (stellen Sie sich vor, Sie würden Druck auf die Flügel ausüben, um sie nach oben zu bewegen).

Der Schwerpunkt ist das Gegenteil, es ist der Punkt, an dem die Schwerkraft auf den Körper eines Flugzeugs wirkt und es nach unten zieht. Wenn Sie ein nasenlastiges Flugzeug haben, liegt Ihr Druckzentrum hinter Ihrem Schwerpunkt (wobei die Nase nach unten und das Heck nach oben gedrückt wird).

Ich habe noch nichts vom Widerstandszentrum gehört, aber gehen Sie nicht einfach davon aus, dass es das Druckzentrum ist, da sich das Druckzentrum auf den Auftrieb und nicht auf den Luftwiderstand bezieht.