Warum erhöht Stalling den Luftwiderstand?

Stalling bedeutet, dass die Strömungstrennung zunimmt, sodass der Auftrieb nicht mehr mit dem Anstellwinkel wächst. Diese Strömungsablösung erfolgt hauptsächlich über den hinteren, inneren Teil des Flügels, wo die lokale Oberflächenneigung eine Rückwärtskomponente hat.

Vergleichen Sie nun den Druck über einem Schaufelblatt für vollständig anhaftende und teilweise getrennte Strömungen, so wie es in der Nähe oder beim Strömungsabriss aussieht. Das folgende Diagramm zeigt ein XFOIL-Ergebnis für ein Profil bei einem Anstellwinkel von 12°. Die gestrichelten Linien zeigen die reibungsfreie Druckverteilung (diejenige ohne Ablösung), während die durchgezogenen Linien die viskose Druckverteilung mit abgelöster Strömung über die letzten 20 % der Oberseite zeigen. Wenn Sie weitere Informationen zur Interpretation der Handlung benötigen, konsultieren Sie bitte this und this answer .

Beachten Sie, dass die Skala auf der y-Achse negativ ist: Ein negativerer Wert bedeutet mehr Saugkraft. Das Strömungsabrissprofil zeigt über den größten Teil der Sehne eine geringere Sogwirkung, und nur über die letzten 10 % ist sein lokaler Druck niedriger als ohne Ablösung.

Das bedeutet, dass der Stall den Sog über dem Bereich des Flügels, der nach vorne zeigt, reduziert (es gibt wirklich den Ausdruck Nose oder Vorderkantenschub für diesen Sog), während er den Sog über dem Teil erhöht, der am weitesten nach hinten zeigt. In Summe erhöhen beide Effekte den Luftwiderstand.

Ist dies eine Erhöhung des induzierten Widerstands oder des parasitären Widerstands?

Tatsächlich handelt es sich um ein Auftriebsdefizit aufgrund von Strömungsablösung, während der induzierte Widerstand noch wächst. In der Nähe des Strömungsabrisses muss mehr Auftrieb durch eine überproportionale Erhöhung des Anstellwinkels erkauft werden, was eine ebenso überproportionale Erhöhung sowohl des induzierten als auch des parasitären Widerstands mit sich bringt. Nach dem Strömungsabriss fällt der Auftrieb wieder ab, aber der Widerstand steigt weiter an.

Der Luftwiderstand ist nur die Komponente der aerodynamischen Kraft auf die gesamte Flugzeugzelle, die auf den Geschwindigkeitsvektor des Flugzeugs ausgerichtet ist. (da der Auftrieb die Komponente senkrecht oder senkrecht zur Geschwindigkeit ist). Wenn ein Flugzeug stehen bleibt, zeigt die vektorielle Summe aller aerodynamischen Kräfte in einem viel größeren Winkel nach hinten (denken Sie daran, eine Tür durch die Luft zu drücken oder Ihre Hand aus dem Fenster eines Autos zu halten).

Der Luftwiderstand kann in mehrere einzelne Komponenten zerlegt werden (wie Formwiderstand, induzierter Widerstand usw. usw.), aber die einfachste Antwort ist, dass die Gesamtkraft beim Abwürgen des Flügels in einem viel größeren Winkel nach hinten zeigt als wenn Das Flugzeug ist nicht abgewürgt und schneidet sauber durch die Luft.

Stalling erhöht den Luftwiderstand in der Tat dramatisch. Das Bild oben ist die$C_D$über 180° aus dieser Antwort , die auch die entsprechende Grafik für die enthält$C_L$. Bei etwa 12° sehen wir den riesigen Sprung hinein$C_D$, danach folgt die Kurve der Form für Flachplattenlift .

Der Luftwiderstandssprung ist beim NACA 0012 besonders drastisch, da er in die Kategorie der Profile mit Strömungsabriss an der Vorderkante fällt, wie in dieser Antwort beschrieben : Eine dünne Blase entwickelt sich über der Vorderkante und platzt dann beim kritischen Abrisswinkel auf. Dicke Tragflächen haben einen Strömungsabriss an der Hinterkante mit einem allmählicheren Verhalten.

Der plötzliche Anstieg des Widerstands eines vollständig statisch blockierten Profils ist parasitärer Natur. Die getrennte Strömung von der oberen Oberfläche erzeugt eine Verringerung des Auftriebs (induzierter Widerstand) und viel mehr Widerstand als der Reibungswiderstand einer gut befestigten Strömung.