Аэродинамическое качество летательного аппарата

Аэродинами́ческое ка́чество лета́тельного аппара́та, отношение подъёмной силы к лобовому сопротивлению.

Аэродинамическое качество самолёта, планёра и других подобных им летательных аппаратов – отношение подъёмной силы ${\displaystyle Y_{a}}$, действующей на летательный аппарат, к аэродинамическому сопротивлению ${\displaystyle X_{a}}$ при данных условиях полёта: ${\displaystyle K\!=\!{\frac {Y_{a}}{X_{a}}}}$. Для самолёта, совершающего горизонтальный установившийся полёт при малом угле атаки, сила сопротивления уравновешивается тягой ${\displaystyle T}$ силовой установки, а подъёмная сила – весом самолёта ${\displaystyle G}$. Поэтому аэродинамическое качество оказывается равным ${\displaystyle K\!=\!{\frac {G}{T}}}$, т. е. представляет собой отношение веса самолёта к тяге и характеризует экономичность самолёта (например, определяет максимальную дальность полёта с заданным запасом топлива). У спортивных планёров при малых скоростях полёта аэродинамическое качество достигает значений 35–40, для самолётов благодаря рациональной аэродинамической компоновке крыла, воздухозаборников и других элементов удаётся получить значения аэродинамического качества 15–20 в зависимости от назначения самолёта. При сверхзвуковых скоростях аэродинамическое качество значительно меньше, например, для самолёта Concorde (Франция, Великобритания) на крейсерском режиме полёта с числом Маха ${\displaystyle M_{\infty }\!=\!2}$ оно равно 7. В связи с этим разработан ряд конструктивных мер, направленных на повышение аэродинамического качества сверхзвуковых самолётов. В частности, используется эффект «полезной» аэродинамической интерференции между гондолой двигателей и крылом при её установке на нижней поверхности крыла, также достигается уменьшение индуктивного сопротивления путём выбора формы срединной поверхности крыла и формы в плане. Предложены аэродинамические схемы самолёта, позволяющие уменьшить сопротивление, связанное с балансировкой.

Различают эквивалентное аэродинамическое качество и качество вертолёта. Эквивалентное аэродинамическое качество ${\displaystyle K_{\text{э}}}$ равно отношению веса вертолёта к его т. н. эквивалентному сопротивлению ${\displaystyle X_{\text{э}}}$: ${\displaystyle K_{\text{э}}\!=\!{\frac {G}{X_{\text{э}}}}}$ (где ${\displaystyle X_{\text{э}}\!=\!{\frac {N_{{\text{г}}.{\text{п}}}}{V}}}$, где ${\displaystyle V}$ – скорость установившегося горизонтального полёта, ${\displaystyle N_{{\text{г}}.{\text{п}}}}$ – мощность, подводимая к винту на этом режиме полёта). Качество вертолёта ${\displaystyle K_{\text{в}}}$ равно отношению веса вертолёта к его сопротивлению ${\displaystyle R_{xac}}$ при полёте в режиме авторотации несущего винта, взятому с обратным знаком: ${\displaystyle K_{\text{в}}\!=\!-{\frac {G}{R_{xac}}}}$. Величины ${\displaystyle K_{\text{э}}}$ и ${\displaystyle K_{\text{в}}}$ связаны между собой соотношением ${\displaystyle K_{\text{э}}\!=\!\eta _{\text{в}}\cdot K_{\text{в}}}$, где ${\displaystyle \eta _{\text{в}}\!=\!-{\frac {V\cdot R_{xac}}{N_{{\text{г}}.{\text{п}}}}}}$ – пропульсивный КПД вертолёта. Знание значений ${\displaystyle K_{\text{в}}}$ и ${\displaystyle \eta _{\text{в}}}$ позволяет определить вертикальную скорость ${\displaystyle V_{ya}}$ или ускорение ${\displaystyle {\dot {V}}}$ вертолёта в зависимости от избытка мощности несущего винта. На режиме авторотации ${\displaystyle K_{\text{в}}}$ определяет установившуюся скорость снижения вертолёта при постоянной горизонтальной скорости. Понятия ${\displaystyle K_{\text{э}}}$, ${\displaystyle K_{\text{в}}}$ применяются при ${\displaystyle V\!>\!100}$ км/ч. При ${\displaystyle V\!<\!200}$ км/ч величина ${\displaystyle K_{\text{в}}}$ находится в диапазоне от 7 до 9, а ${\displaystyle K_{\text{э}}}$ – в диапазоне от −6,5 до −4,5. При ${\displaystyle V\approx 300}$ км/ч величина ${\displaystyle K_{\text{в}}}$ находится в диапазоне от 3 до 5, а ${\displaystyle K_{\text{э}}}$ – в диапазоне от −4 до −2,5.