2.2 Nostovoiman suuruuteen vaikuttavat tekijät:

Tärkeimmät suureet, jotka vaikuttavat nostovoiman suuruuteen, voidaan eritellä seuraavasti:

1. Virtausnopeus eli lentonopeus V. Nopeuden lisäys kasvattaa nostovoimaa.
2. Ilman tiheys r. Tiheyden kasvu lisää nostovoimaa.
3. Profiilin muoto ja pinnan laatu. Käyryys lisää nostovoimaa ja nokka-alas momenttia.
4. Kohtauskulma a vaikuttaa merkittävästi nostovoiman suuruuteen.
5. Siiven pinta-ala ja muoto vaikuttavat merkittävästi nostovoiman suuruuteen.
6. Ilman viskositeetti h vaikuttaa Re-luvun kautta

7. Reynoldsin luku Re vaikuttaa aerodynaamisiin kertoimiin

8. Ilman kokoonpuristuvuus, joka vaikuttaa lähi- ja ylisoonisilla alueilla.

Viskositeetin ja kokoonpuristuvuuden vaikutukset nostovoimaan ovat alisoonisella alueella niin vähäisiä, että voimme tyytyä tarkastelemaan pelkästään muiden tekijöiden vaikutusta.

Koska nostovoima johtuu painejakautumasta kappaleen ympärillä, on siipipinta-alalla ensiarvoisen suuri merkitys. Painejakautuman suuruus on taas verrannollinen kineettiseen paineeseen, jolloin virtausnopeuden ja ilman tiheyden kasvu lisäävät nosto­voimaa. Painejakautuman muotoon vaikuttavat profiilin muoto, pinnan laatu ja kohtauskulma. Näiden tekijöiden vaikutus voidaan esittää kaavan

L = q S C_L avulla,

jossa q = kineettinen paine = ½ r V², S = siiven pinta-ala ja C_L = nostovoimakerroin.

Kuva: Nostovoimakertoimen riippuvuus kohtauskulmasta. Vs = sakkausnopeus. Kuvasta näkyy, miten lentonopeus vaikuttaa nostovoimakertoimeen. Mitä suurempi lentonopeus sitä alhaisempi CL riittää vaakalentoon. Tämä kuva vastaa symmetrisen profiilin nostovoimakäyrää, koska se kulkee origon kautta. Normaalisti siipiprofiilit ovat positiivisesti kaarevia, jolloin käyrä kulkee ylempänä eli nolla kohtauskulmalla nostovoimakerroin on selvästi positiivinen kuten seuraavassa kuvassa.

Kuva: Tyypillisen lentokoneen nostovoimakerroin on nolla noin miinus 3º - 4º kohtauskulmalla. Nostovoiman kuvaaja kulkee kohtauskulma = 0 kautta silloin, kun kaarevuus on nolla. Kaarevuus nostaa nostovoimakertoimen kuvaajaa ylös päin. Kuvassa on kolmen eri kaarevuudella olevan profiilin kuvaajat.

Reynoldsin luku vaikuttaa myös nostovoimakertoimeen. Kuvassa on NACA 2412 profiilin nostovoimakertoimet eri Reynodsin luvuille. Kuvaajista nähdään, että Re-luvun pieneneminen heikentää nostovoimaa ja varsinkin maksimi CL:n arvoa. Sakkaus alkaa juoheasti, kun Re-luku on yli miljoonan mutta on varsin terävä, kun Re <= 500 000 (Radio-ohjatut isot lennokit). Tämä on esimerkiksi PIK-15:n profiili.

Nostovoiman yhtälössä käytetty nostovoimakerroin on nostavan paineen L/S ja kineettisen paineen q suhde ja se riippuu ensisijaisesti siiven muodosta ja kohtauskulmasta. Jos tavanomaisen symmetrisen siiven nostovoimakerroin kuvataan kohtauskulman avulla, on tulos kuvan mukainen. Koska nostovoiman esittäminen kertoimen avulla tekee mahdolliseksi tarkastella siiven ominai­suuksia nostovoiman muodostamiskyvyn kannalta, niin sitä voidaan käyttää verrattaessa esimerkiksi erilaisten siipien hyvyyttä. Nostovoimakerroin kasvaa kohtauskulman kasvaessa, kunnes saavutetaan maksimiarvo C_Lmax. Jos tämän jälkeen vielä lisätään kohtauskulmaa, ei taempi patopiste enää pysy jättöreunassa, vaan siirtyy eteenpäin aiheuttaen nostovoiman vähenemisen ja vastuksen kasvun. Tätä ilmiötä kutsutaan sakkaukseksi, ja se aiheutuu virtauksen irtoamisesta siiven yläpinnalta.

Lentokoneen lentäessä vaakalentoa sen täytyy lentää sellaisella kohtauskulmalla ja lentonopeudella, joka riittää synnyttämään koneen painon suuruisen nostovoiman. Tämä tarkoittaa sitä, että kineettisen paineen ja nostovoimakertoimen tulon on oltava vakio. Nopeuden pienentyessä nostovoimakerroin ja kohtauskulma kasvavat, kunnes saavutetaan CL_max, jota ei voida ylittää, vaan kohtauskulman vielä kasvaessa nostovoima pienenee ja kone sakkaa.

HUOM! SAKKAUS RIIPPUU VAIN KOHTAUSKULMASTA. KAIKKI TEKIJÄT, JOTKA VAIKUTTAVAT KOHTAUSKULMAA LISÄÄVÄSTI VAIKUTTAVAT VÄLILLISESTI SAKKAUKSEEN.

Koska tiettyä nopeutta vastaa aina tietty nostovoimakertoimen arvo, on voitu merkitä edelliseen kuvaan tiettyä lentomassaa vastaavat lentonopeudet vaakalennossa, sillä:

Kaavat: Nostovoimakertoimeen liittyvät kaavat. Alinna on lento­nopeuden ja sakkausnopeuden suhteen riippuvuus nostovoima­kertoimesta.

 Jos C_Lmax = 1,55 kuten edellisessä kuvassa, voidaan laskea erilaisia nopeuden suhteita, joita on esitetty seuraavassa taulukossa.

Taulukko: Suhteellisen V/Vs lentonopeuden riippuvuus nostovoima­kertoimesta.

Taulukosta havaitaan, että nopeuden lähestyessä sakkausnopeutta, nostovoimakerroin lähestyy hyvin nopeasti maksimiarvoa, jolla kone sakkaa. Tämä merkitsee lennolla sitä, että mitä lähempänä ollaan sakkausnopeutta, sitä tarkemmin on seurattava nopeuden muutoksia.