2.3 Vastuksen suuruuteen vaikuttavat tekijät

Vastus on liikeradalle vastakkainen voima, joka aiheutuu kappaleen aiheuttamista muutoksista sitä ympäröivän ilman virtaukseen. Siiven vastukset voidaan jakaa kahteen osaan, jotka toimivat selvästi toisistaan poikkeavalla tavalla. "Indusoitu vastus", joka riippuu nostovoimasta ja "Haitallinen vastus", johon sisältyvät mm. kitka- ja painevastus sekä ylisoonisella alueella aaltovastus. 

Vastus on lentokoneen liikettä vastustava voima, joka on suuntautunut taaksepäin. Vastus aiheutuu painejakautumasta sekä kappaleen pintaan vaikuttavista kitkavoimista. Nostovoiman syntyä virtaviivojen avulla tarkastellessamme havaitsimme, että kitkattomassa virtauksessa vastus oli nolla, mikäli virtaukset olivat etu- ja jättöreunassa identtiset. Tällöin eri puolille syntyneet paineet kumosivat toistensa vaikutukset. Näin ollen sulavalinjaisilla kappaleilla, joiden virtauksen voi olettaa pysyvän sileänä aivan jättöreunaan asti, on hyvin pieni painevastus, mikäli ne ovat virtauksen suuntaisia. Paksujen ja tylppien kappaleiden peräosassa virtaus on pyörteinen, jolloin niillä on suuri painevastus.

Vastuskerroin määritellään kineettisen paineen ja pinta-alan avulla seuraavasti:

Kaava: Vastuskertoimen CD määrittely pinta-alan, S ja kineettisen paineen, q avulla. Laskennassa käytetty pinta-ala, S on useimmin vapaata virtausta vastaan kohtisuoraan projisioitu pinta-ala, mutta se voi olla myös joku muu kuten siiven pinta-ala. Oleellista on tietää, mitä pinta-alaa kulloinkin on käytetty, koska laskettaessa on käytettävä samoja oletuksia, kuin merkinnöistä sovittaessa.

 

Kuva: Vasemmalla vastuskertoimen riippuvuus kohtauskulmasta. CDo on pienin vastus. Oikealla vastuskertoimen riippuvuus nostovoimakertoimesta. Kun tälle käyrälle piirretään origon kautta tangentti, saadaan paras liitosuhde L/D, joka tässä tapauksessa on 0,72. Vastuskertoimen riippuvuus kohtauskulmasta nähdään vasemmassa kuvassa. Useammin käytetään kuitenkin kuvassa oikealla esitettyä vastuskertoimen riippuvuutta nostovoimakertoimesta. Tämä on siitäkin syystä kätevä ja konkreettinen esitystapa, koska kuvaajasta saadaan myös optimi liitosuhde piirtämällä origosta alkava tangentti tälle kuvaajalle. Kun optimi CL on saatu, niin sen avulla saadaan optimi kohtauskulma ja lentonopeus. Optimi liitosuhteella pääsee pisimmälle ja siksi se on hyvä tietää konekohtaisesti. Tieto, jonka hallinta saattaa pelastaa pakkolaskulta.

 

Kuva: Vastuskerroin riippuu Reynoldsin luvusta. Kuvassa erään profiilin vastuskertoimen riippuvuus kohtauskulmasta eri Re-luvuilla. Pienillä Re-luvuilla vastuskerroin on suurempi kuin suurilla. Laminaarikuoppa on ominainen profiilille, jonka paksuin kohta on vähintään 40 % etureunasta ja muoto on puhdas.