Аэродинамические коэффициенты

Аэродинами́ческие коэффицие́нты, приведённые к безразмерному виду аэродинамические силы и моменты, действующие на летательный аппарат. Аэродинамические коэффициенты, характеризующие силы, обозначают ${\displaystyle c_{i}}$, а моменты – ${\displaystyle m_{i}}$, где индекс ${\displaystyle i}$ указывает ось выбранной системы координат летательного аппарата, на которую рассматривается проекция полной аэродинамической силы (X, Y, Z) или относительно которой берётся составляющая полного аэродинамического момента (M_x , M_y , M_z ). Вычисляются аэродинамические коэффициенты по формулам:

${\displaystyle c_{x[y,z]}={\frac {X[Y,Z]}{q_{\infty }S}},m_{x[y,z]}={\frac {M_{x}[M_{y},M_{z}]}{q_{\infty }SL}}}$,

где ${\displaystyle q_{\infty }}$ – скоростной напор, ${\displaystyle S}$ – характерная площадь (площадь крыла, миделевого сечения и др.), ${\displaystyle L}$ – характерный линейный размер (для самолёта в качестве ${\displaystyle S}$ обычно принимают площадь крыла, при вычислении ${\displaystyle m_{{\text{х}}({\text{у}})}}$ за характерный размер принимают размах крыла ${\displaystyle l}$, а при вычислении ${\displaystyle m_{z}}$ – среднюю аэродинамическую хорду крыла ${\displaystyle b_{A}}$). Например, коэффициент подъёмной силы ${\displaystyle c_{ya}={\frac {Y_{a}}{q_{\infty }S}}}$, коэффициент поперечной силы ${\displaystyle c_{z}={\frac {Z}{q_{\infty }S}}}$, коэффициент момента тангажа ${\displaystyle m_{z}={\frac {M_{z}}{q_{\infty }Sb_{A}}}}$.

В аэродинамических расчётах и особенно в исследованиях динамики полёта часто используют частные производные аэродинамических коэффициентов по различным переменным. В этом случае к обозначению аэродинамических коэффициентов добавляют верхний индекс, указывающий переменную, по которой берётся производная. Например, ${\displaystyle c_{ya}^{\alpha }={\frac {\partial c_{ya}}{\partial \alpha }}}$ (${\displaystyle \alpha }$ – угол атаки), ${\displaystyle m_{z}^{\delta _{\text{э}}}={\frac {\partial m_{z}}{\partial \delta _{\text{э}}}}}$ (${\displaystyle \delta _{\text{э}}}$ – угол отклонения элеронов).

Согласно теории подобия и размерностей, аэродинамические коэффициенты для класса геометрически подобных конфигураций, отличающихся линейными размерами, зависят лишь от безразмерных критериев подобия. Это позволяет определять аэродинамические характеристики летательных аппаратов пересчётом результатов продувок их моделей в аэродинамических трубах.

При исследованиях аэродинамики и динамики летательных аппаратов вообще широко используются различные безразмерные коэффициенты: коэффициент давления ${\displaystyle c_{p}}$, трения ${\displaystyle c_{f}}$ и др.