Wie ist die Beziehung zwischen Luftwiderstand und Sinkrate?

Der Gesamtwiderstand (hauptsächlich induzierter Widerstand bei hoher AOA) übersteigt den verfügbaren Schub und das Flugzeug entwickelt ein Sinken, um zu versuchen, das Gleichgewicht wiederzugewinnen.

Das ist genau richtig. Im besten Fall ist L/D der induzierte Luftwiderstand halb so groß wie der Gesamtwiderstand, und bei niedrigeren Geschwindigkeiten wird er dominant und wächst mit dem Kehrwert der Fluggeschwindigkeit im Quadrat.

Einige Leute haben gesagt, dass das Gewicht das Heben übersteigt, aber ich bin mir ziemlich sicher, dass dies nicht der Fall ist.

Du hast gut daran getan, nicht auf diese Leute zu hören. Wenn das Flugzeug nicht nach unten beschleunigt , entspricht der Auftrieb immer noch dem Gewicht. Bei einer konstanten Sinkrate beschleunigt das Flugzeug nicht.

Wie Sie sagen, befindet sich das Flugzeug in einem Gleichgewicht. Da Sie sich dafür entschieden haben, weniger Leistung als für den Horizontalflug erforderlich hinzuzufügen, verhielt sich das Flugzeug ähnlich wie ein Segelflugzeug. Erlauben Sie mir, für meine Erklärung ein Segelflugzeug zu verwenden. Unten ist eine mit den dominanten Kräften als Pfeile im Horizontalflug hinzugefügt. Offensichtlich gibt es nichts, um den Luftwiderstand (rot) zu kompensieren:

Dieses Flugzeug ist nicht im Gleichgewicht und tut das, was Sie getan haben, um langsamer zu werden: Es fliegt gerade, während der Luftwiderstand den Schub übersteigt (der per Definition Null in einem Segelflugzeug ist).

Was also tun? Genau wie beim Kurvenfliegen wird der Pilot nun den Auftriebsvektor neigen. Das ist die größte Kraft, die ihm zur Verfügung steht, und er tut dies, indem er sich nach unten neigt. Jetzt befindet sich das Flugzeug im Gleitflug, die Flugrichtung ist leicht nach unten gerichtet und der Auftriebsvektor (der per Definition senkrecht zur Richtung der Fluggeschwindigkeit ist, die wiederum gleich der Flugrichtung ist, wenn es keinen Wind gibt) ist gleich geneigt nach vorne. Das zeigt die nächste Skizze:

Jetzt haben wir eine Komponente des Auftriebs, die nach vorne zeigt, und diese Komponente ist gleich und entgegengesetzt zum Luftwiderstand. Der Rest des Auftriebs wird benötigt, um das Gewicht auszugleichen, sodass die Auftriebskraft geringfügig größer ist als das Gewicht. Die Sinkrate ist die Geschwindigkeit mal dem Neigungswinkel, was wiederum erforderlich ist, um den Sinus des Auftriebs zu haben$L$gleich ziehen$D$. Mathematisch gesehen ist dies:

$$D = L\cdot sin(\gamma)\;\;\;\text{and}\;\;\;\gamma = arcsin\left(\frac{D}{L}\right)$$ mit$\gamma$als Winkel der Flugrichtung relativ zum Horizont. Die Sinkrate$v_z$Ist $$v_z = v\cdot sin(\gamma) = v\cdot\frac{D}{L}$$ Das ist die direkte Antwort auf Ihre Frage: Die Sinkrate ist das Produkt aus Geschwindigkeit und dem Kehrwert des Verhältnisses von Auftrieb zu Widerstand. Bei kleinen Winkeln ist das Verhältnis ungefähr gleich seinem Sinus, wenn es in Bogenmaß ausgedrückt wird, also habe ich die Trigonometrie aus der letzten Gleichung herausgelassen.

Lassen Sie uns zuerst einen weiteren Punkt hinzufügen, damit wir alle 3 bei 55 Knoten "Rückseite der Leistungskurve" vergleichen können.

1. 55 Knoten gerade und eben
2. 55 Knoten im Abstieg bei Teillast
3. 55 Knoten fallend, keine Leistung.

1 ist horizontal zum Horizont. 2 steht in einem absteigenden Winkel zum Horizont. 3 sinkt schneller. Dies ist eine Art, was Sie tun, wenn Sie sich zur Landung nähern und Ihr Gas modulieren. Erinnern Sie sich an die STEIGUNGSSTEUERUNG DER FLUGGESCHWINDIGKEIT. Wenn Sie die Stromversorgung unterbrechen, sinkt die Nase und die Geschwindigkeit steigt ("das Flugzeug entwickelt ein Sinken, um zu versuchen, das Gleichgewicht wiederzugewinnen"), bis das Höhenruder die Nase anhebt und die Fluggeschwindigkeit verringert.

Diese Beziehung (Gleichgewicht) von Vorwärtssatz-CG und Höhenruder-Pitch ist grundlegend für das Verständnis, wie Pitch die Geschwindigkeit steuert. Lassen Sie uns jetzt Nummer 4 hinzufügen, mehr Leistung als 1. Ihr Flugzeug wird mit 55 Knoten STEIGEN!

Jetzt "führt ein hoher Luftwiderstand bei niedriger Fluggeschwindigkeit normalerweise zu einer hohen Sinkrate". Dafür sind Klappen da. Je mehr Luftwiderstand, desto steiler der Sinkwinkel.

Beachten Sie, dass Sie Ihren Sinkwinkel (Sinkrate) bei KONSTANTER FLUGGESCHWINDIGKEIT ändern können, indem Sie entweder die Leistung reduzieren oder Landeklappen hinzufügen. Beide Techniken können für Landungen verwendet werden.