Drag is de aërodynamische kracht die de beweging van een vliegtuig door de lucht tegenwerkt. De luchtweerstand wordt veroorzaakt door elk onderdeel van het vliegtuig (zelfs door de motoren!). Hoe wordt luchtweerstand veroorzaakt?
Luchtweerstand is een mechanische kracht. Zij wordt opgewekt door de interactie en het contact van een vast lichaam met een vloeistof (vloeistof of gas). Zij wordt niet opgewekt door een krachtveld in de zin van een gravitatieveld of een elektromagnetisch veld, waarbij een voorwerp een ander voorwerp kan beïnvloeden zonder in lichamelijk contact te zijn. Weerstand ontstaat alleen als het vaste lichaam in contact is met de vloeistof. Als er geen vloeistof is, is er geen luchtweerstand. De luchtweerstand wordt veroorzaakt door het snelheidsverschil tussen het vaste voorwerp en de vloeistof. Er moet beweging zijn tussen het voorwerp en de vloeistof. Als er geen beweging is, is er geen luchtweerstand. Het maakt geen verschil of het voorwerp door een statische vloeistof beweegt of dat de vloeistof langs een statisch vast voorwerp beweegt.
Afstroming is een kracht en is daarom eenvectorgrootheid die zowel een grootte als een richting heeft.Afstroming werkt in een richting die tegengesteld is aan de beweging van het vliegtuig. De lift staat loodrecht op de beweging.Er zijn veel factoren die de grootte van de luchtweerstand beïnvloeden.Veel van de factoren beïnvloeden ook de lift, maar er zijn enkele factoren die uniek zijn voor de luchtweerstand van vliegtuigen.
We kunnen luchtweerstand beschouwen als aërodynamische wrijving, en een van de bronnen van luchtweerstand is de huidwrijving tussen de moleculen van de lucht en het vaste oppervlak van het vliegtuig. Omdat de huidwrijving een wisselwerking is tussen een vaste stof en een gas, hangt de grootte van de huidwrijving af van de eigenschappen van zowel de vaste stof als het gas. Voor de vaste stof levert een glad, met was behandeld oppervlak minder huidwrijving op dan een opgeruwd oppervlak. Voor het gas hangt de grootte af van de viscositeit van de lucht en de relatieve grootte van de viskeuze krachten ten opzichte van de beweging van de stroming, uitgedrukt als het Reynoldsgetal. Langs het vaste oppervlak ontstaat een grenslaag van stroming met weinig energie en de grootte van de huidwrijving hangt af van de omstandigheden in de grenslaag.
Weerstand kunnen we ook beschouwen als aërodynamische weerstand tegen de beweging van het voorwerp door de vloeistof. Deze weerstandsbron is afhankelijk van de vorm van het vliegtuig en wordt vormweerstand genoemd. Wanneer lucht rond een lichaam stroomt, veranderen de plaatselijke snelheid en druk. Aangezien de druk een maat is voor het momentum van de gasmoleculen en een verandering in momentum een kracht veroorzaakt, zal een variërende drukverdeling een kracht op het lichaam veroorzaken. We kunnen de grootte van de kracht bepalen door de lokale druk maal de oppervlakte rond het gehele lichaam te integreren (of op te tellen). De component van de aërodynamische kracht die tegengesteld is aan de beweging is de luchtweerstand; de component die loodrecht op de beweging staat is de lift.Zowel de lift- als de luchtweerstandskracht werken door het drukcentrum van het voorwerp.
Er is een extra luchtweerstandscomponent veroorzaakt door de opwekking van de lift. Aerodynamici noemen deze component de geïnduceerde weerstand. Hij wordt ook wel “luchtweerstand door lift” genoemd, omdat hij alleen optreedt bij eindige, liftende vleugels. Geïnduceerde weerstand ontstaat omdat de liftverdeling op een vleugel niet uniform is, maar varieert van de wortel tot de tip. Bij een hefvleugel is er een drukverschil tussen het boven- en onderoppervlak van de vleugel. Aan de vleugeltips worden wervelingen gevormd die een wervelende stroming veroorzaken die zeer sterk is bij de vleugeltips en afneemt naar de vleugelwortel toe. De plaatselijke invalshoek van de vleugel wordt vergroot door de geïnduceerde stroming van de tipwervel, waardoor de aërodynamische kracht die op de vleugel werkt een extra, stroomafwaartse component krijgt. De kracht wordt geïnduceerde weerstand genoemd omdat deze is “geïnduceerd” door de werking van de tipwervels.De grootte van de geïnduceerde weerstand hangt af van de hoeveelheid lift die door de vleugel wordt opgewekt en van de verdeling van de lift over de spanwijdte.Lange, dunne (koordevormig) vleugels hebben een lage geïnduceerde weerstand;korte vleugels met een grote koorde hebben een hoge geïnduceerde weerstand.Vleugels met een elliptische verdeling van de lift hebben de minimale geïnduceerde weerstand. Moderne lijnvliegtuigen gebruiken vleugeltjes om de geïnduceerde weerstand van de vleugel te verminderen.
Twee extra bronnen van weerstand zijn golfweerstand en ramweerstand. Als een vliegtuig de geluidssnelheid nadert, ontstaan er schokgolven langs het oppervlak. De schokgolven veroorzaken een verandering in statische druk en een verlies van totale druk.De golfweerstand hangt samen met de vorming van de schokgolven. De grootte van de golfweerstand hangt af van het Mach-getal van de stroming. Straalmotoren brengen lucht aan boord, mengen de lucht met brandstof, verbranden de brandstof en blazen de verbrandingsproducten uit om stuwkracht te produceren. Als we naar de basisvergelijking van stuwkracht kijken, is er een massastroom maal ingangssnelheidsterm die wordt afgetrokken van de bruto stuwkracht.Deze “negatieve stuwkracht” term is de ram drag.Cooling inlets on the aircraft are also sources of ram drag.
U kunt een korte film bekijken van “Orville and Wilbur Wright” waarin de luchtweerstand wordt besproken en hoe het de vlucht van hun vliegtuig beïnvloedde. Het filmbestand kan op uw computer worden opgeslagen en als podcast op uw podcastspeler worden bekeken.
Activiteiten:
Rondleidingen
-
Bronnen van luchtweerstand: 
- Factoren die de luchtweerstand beïnvloeden:
- Krachten op een vliegtuig:
- Krachten op een zweefvliegtuig:
Navigatie ..
Beginner’s Guide Home Page