Coeficiente de arrasto de levantamento zero - Zero-lift drag coefficient

Em aerodinâmica , o coeficiente de arrasto de sustentação zero é um parâmetro adimensional que relaciona a força de arrasto de sustentação zero de uma aeronave ao seu tamanho, velocidade e altitude de vôo.

Matematicamente, o coeficiente de arrasto de sustentação zero é definido como , onde é o coeficiente de arrasto total para uma dada potência, velocidade e altitude, e é o coeficiente de arrasto induzido por sustentação nas mesmas condições. Assim, o coeficiente de arrasto de sustentação zero reflete o arrasto parasita, o que o torna muito útil para entender como a aerodinâmica de uma aeronave é "limpa" ou aerodinâmica. Por exemplo, um biplano Sopwith Camel da Primeira Guerra Mundial que tinha muitos fios e escoras de reforço, bem como trem de pouso fixo, tinha um coeficiente de arrasto de sustentação zero de aproximadamente 0,0378. Compare um valor de 0,0161 para o aerodinâmico P-51 Mustang da Segunda Guerra Mundial, que se compara muito favoravelmente até mesmo com as melhores aeronaves modernas.

O arrasto em sustentação zero pode ser mais facilmente conceituado como a área de arrasto ( ), que é simplesmente o produto do coeficiente de arrasto de sustentação zero e a área da asa da aeronave ( onde está a área da asa). O arrasto parasitário experimentado por uma aeronave com uma determinada área de arrasto é aproximadamente igual ao arrasto de um disco quadrado plano com a mesma área que é mantida perpendicular à direção do vôo. O Sopwith Camel tem uma área de arrasto de 8,73 pés quadrados (0,811 m 2 ), em comparação com 3,80 pés quadrados (0,353 m 2 ) para o Mustang P-51. Ambas as aeronaves têm uma área de asa semelhante, novamente refletindo a aerodinâmica superior do Mustang, apesar do tamanho muito maior. Em outra comparação com o Camel, uma aeronave muito grande, mas simplificada, como o Lockheed Constellation tem um coeficiente de arrasto de sustentação zero consideravelmente menor (0,0211 vs. 0,0378), apesar de ter uma área de arrasto muito maior (34,82 pés 2 vs. 8,73 pés 2 ).

Além disso, a velocidade máxima de uma aeronave é proporcional à raiz cúbica da razão entre a potência e a área de arrasto, ou seja:

.

Estimando arrasto de levantamento zero

Conforme observado anteriormente ,.

O coeficiente de arrasto total pode ser estimado como:

,

onde é a eficiência propulsiva , P é a potência do motor em cavalos de força , densidade do ar ao nível do mar em lesmas / pé cúbico, é a razão de densidade atmosférica para uma altitude diferente do nível do mar, S é a área da asa da aeronave em pés quadrados, e V é a velocidade da aeronave em milhas por hora. Substituindo 0,002378 por , a equação é simplificada para:

.

O coeficiente de arrasto induzido pode ser estimado como:

,

onde é o coeficiente de sustentação , A é a relação de aspecto e é o fator de eficiência da aeronave.

Substituindo por dá:

,

onde W / S é o wing load em lb / ft 2 .

Referências