Welche Auswirkung hat die Flächenbelastung (hoch und niedrig) auf die Flugzeugleistung?

Die Flächenbelastung ist als nordamerikanischer Industriestandard als Gewicht/Flügel-Referenzfläche (W/S) definiert. Aber andererseits ist nichts falsch daran, es als Masse/Fläche zu definieren; Seien Sie also vorsichtig bei Vergleichen mit der Literatur.

Wie Sie in Ihrem OP richtig zitiert haben, wirkt sich eine große Flächenbelastung umgekehrt auf die Leistung aus, einschließlich Startleistung und Wendeleistung, alles aufgrund einer erhöhten Stallgeschwindigkeit. Unter der Annahme eines konstanten maximalen Auftriebsbeiwerts ist die Überziehgeschwindigkeit umso höher, je größer die Flächenbelastung ist:

Eine große Flächenbelastung ist jedoch aus Sicht des Fahrkomforts vorteilhaft und bietet einen strukturellen Vorteil (dh Gewichtseinsparung), wenn Böenlasten berücksichtigt werden. Unter der Annahme des gleichen Böenniveaus erfährt ein Flugzeug eine umso höhere Vertikalbeschleunigung (G), je schneller es fliegt. Eine besonders hervorstechende und ungefähre Beziehung findet sich in 14 CFR 23.341 (pre Admt 64), wobei der Lastfaktor aus Böe gegeben ist durch:

In obigem,$K_g$ist der Böenminderungsfaktor, der mit W/S zunimmt,$U_{de}$ist die Böengeschwindigkeit in ft/s (gefunden in 23.333 und nimmt mit der Höhe ab),$V$ist die äquivalente Fluggeschwindigkeit in kt,$a$ist die Steigung der Auftriebskurve. Wie man sieht, nimmt der Ladefaktor mit zunehmender Flächenbelastung ab und mit zunehmender Fluggeschwindigkeit zu.

Für die Zwecke von Gewicht und Balance und zum Ausdrücken von Flächenbelastungswerten sind Gewicht und Masse dasselbe und die Begriffe werden austauschbar verwendet (in der Dokumentation werden „Weight and Balance“ und „ Mass and Balance “ verwendet).

Die Flächenbelastung bezieht sich also auf das Verhältnis der Fläche der Flügel zur Gesamtmasse oder zum Gesamtgewicht. Die Flächenbelastung wird normalerweise in Nordamerika in lb/sqf und in metrischen Gerichtsbarkeiten in N oder kg/qm ausgedrückt.

Wenn Sie schneller fahren, kann der Flügel eine bestimmte Masse / ein bestimmtes Gewicht mit immer weniger Gesamtfläche tragen, und es ist insgesamt effizienter, wenn Sie schnell fahren möchten , um die Flügelfläche zu reduzieren, während das Gewicht / die Masse gleich bleibt , davon zu profitieren. Dies liegt daran, dass der effizienteste AOA (max. L/D) des Profils in einem ziemlich hohen Winkel liegt und Sie aus Geschwindigkeits-Effizienz-Perspektive so nah wie möglich an diesem AOA fliegen möchten, um den induzierten Widerstand zu minimieren.

Der Nebeneffekt davon sind immer noch höhere minimale Fluggeschwindigkeiten als sonst, aber wenn es Ihre Priorität war, schnell zu sein, müssen Sie damit leben. Mit Flügelklappen können Sie sich zumindest teilweise aus diesem Problem herausschummeln, indem Sie Ihren kleinen Flügel bei niedriger Geschwindigkeit viel härter arbeiten lassen als ohne Klappen. Dann können Sie sie einfahren, damit sie nicht im Bild sind, wenn Sie schnell gehen wollen.

Es ist nicht wirklich anders als Wasserski auf einem kleinen Ski oder einem großen Ski. Sie können auf dem kleinen Ski mit "hoher Skibelastung" schneller fahren, aber es muss schneller gehen, um auf die Stufe zu gelangen.

Der kleine Ski fährt auch Wavelets viel besser. Dasselbe gilt für Flügel; Ein Vorteil von kleinen, hochbelasteten Flügeln ist ein besseres Fahrgefühl bei Unebenheiten, und Sie brauchen diese Eigenschaft, da Sie schneller fahren, wenn Sie es bequem machen möchten.

Bei Leichtflugzeugen sieht man diesen Effekt deutlich. Der Thorp T-18 kommt mit nur 86 Quadratfuß Flügelfläche bei einem Bruttogewicht von 1600 Pfund aus, um mit 180 Meilen pro Stunde zu kreuzen. Der Pazmany PL-2 hat mehr oder weniger die gleiche Gesamtkonfiguration und das gleiche Gesamtgewicht, hat aber 116 Quadratfuß Flügelfläche, eine deutlich geringere Flächenbelastung und fliegt mit der gleichen Leistung etwa 25-30 Meilen pro Stunde langsamer, und das meiste davon ist fällig zu den größeren Flügeln und geringerer Flächenbelastung.

Der Thorp landet und hebt auch etwa 10 Meilen pro Stunde schneller ab, was schlecht ist, aber er fährt auch viel besser in holpriger Luft, was gut ist (ich besitze einen PL-2 und bin in der Vergangenheit in einem Thorp geflogen).

Die Luftfahrtgötter geben und sie nehmen...

Bei Stallgeschwindigkeit ist die Flächenbelastung gemäß dieser Antwort definiert als:

L ist die vom Flügel bereitgestellte Auftriebskraft, bei einem gleichmäßigen Flug von 1 g muss der Flügel nur der Schwerkraft entgegenwirken, also L = W. Beachten Sie, dass die Auftriebskraft L verwendet werden muss: Bei Manövern muss der Flügel mehr Auftriebskraft bereitstellen, und die Flächenbelastung steigt.

Also bei vorgegebenem Flügelprofil u$C_{Lmax}$, bei höherer Flächenbelastung ist die Stallgeschwindigkeit höher.

Schnellere Flugzeuge haben eine höhere Flächenbelastung

Ja, in der Tat, konstant$C_L$und Flügelfläche S kann bei höherer Geschwindigkeit mehr Auftrieb erzeugt werden. Oder es wird weniger Flügelfläche für ein gegebenes Auftriebsausgleichsgewicht benötigt.

Und ist die Flügelbelastung Gewicht / Flügelfläche oder Masse / Flügelfläche?

Wie bereits erwähnt, ist die Flächenbelastung Auftrieb / Flügelfläche, die bei 1 g stabilen Bedingungen zu Gewicht / Flügelfläche wird.