Аэродинамические сила и момент

Аэродинами́ческие си́ла и моме́нт, величины, характеризующие воздействие газообразной среды на движущееся в ней тело (например, на самолёт). Силы давления и трения, действующие на поверхности тела, могут быть приведены к равнодействующей ${\displaystyle {\boldsymbol {R}}}$ этих сил, называемой аэродинамической силой, и к паре сил с моментом ${\displaystyle {\boldsymbol {M}}}$, называемым аэродинамическим моментом. Аэродинамическую силу раскладывают на составляющие в прямоугольной системе координат (рис. 1), связанной либо с вектором скорости тела ${\displaystyle {\boldsymbol {v}}}$ (поточная система), либо с самим телом (связанная система). В поточной системе сила, направленная в сторону, противоположную вектору ${\displaystyle {\boldsymbol {v}}}$, называется аэродинамическим сопротивлением ${\displaystyle {\boldsymbol {X}}}$, перпендикулярная к вектору ${\displaystyle {\boldsymbol {v}}}$ и лежащая в вертикальной плоскости – подъёмной силой ${\displaystyle {\boldsymbol {Y}}}$, а перпендикулярная к ним обеим – боковой силой ${\displaystyle {\boldsymbol {Z}}}$. В связанной системе координат аналогом первых двух сил являются тангенциальная ${\displaystyle {\boldsymbol {T}}}$ и нормальная ${\displaystyle {\boldsymbol {N}}}$ силы.

Аэродинамический момент играет важную роль при расчёте движения летательных аппаратов, определяя их устойчивость и управляемость, и представляется в виде трёх проекций на оси координат, связанные с телом (рис. 2): ${\displaystyle M_{x}}$ (момент крена), ${\displaystyle M_{y}}$ (момент рыскания) и ${\displaystyle M_{z}}$ (момент тангажа).

Знаки моментов положительны, когда они стремятся повернуть тело соответственно от оси ${\displaystyle y}$ к оси ${\displaystyle z}$, от оси ${\displaystyle z}$ к оси ${\displaystyle x}$, от оси ${\displaystyle x}$ к оси ${\displaystyle y}$. Аэродинамические сила и момент зависят от формы и размеров тела, свойств и состояния среды, в которой происходит движение, от скорости центра масс тела и его ориентации к направлению скорости, от угловой скорости вращения, а в некоторых случаях и от ускорения движения тела. Определение аэродинамических силы и момента для тел различной формы и при всевозможных режимах полёта – одна из главных задач аэродинамики и аэродинамического эксперимента.