ベストアンサー
プロファイルドラッグは通常、2種類のドラッグで構成されていると理解されています…。圧力（またはフォーム）ドラッグと皮膚摩擦ドラッグ。これをグラフィカルに考えると、さまざまなタイプのドラッグを理解するのに役立ちます。名前が示すように、オブジェクトの形状は、このタイプの抗力の計算における大きな決定要因です。したがって、プロファイル、または気流にさらされる領域は、このカテゴリに分類される抗力の量に影響を与える要因です。何らかの方法で気流への露出を減らすと、このタイプの抗力が減ります。
プロファイルの抗力を構成する2つのタイプの抗力：
皮膚摩擦抗力は、流体が体の皮膚を通過する際の摩擦によって引き起こされます。ご想像のとおり、これは気流にさらされる速度と表面積とともに増加します…。表面は「接液面」と呼ばれることもあります。
圧力抗力、または一般的に呼ばれるフォーム抗力は、オブジェクトの接液面に対する静圧の統合効果です。
役立つことを願っています。
回答
境界層が翼から分離している場合、揚力係数は増加しますか、それとも減少しますか？どうして？抗力は増加しますか、それとも減少しますか？なぜですか？
この質問に答えるために、友人であり同僚であるDr. PatrickHanleyによるこのビデオプレゼンテーションからいくつかの画像を抽出しました。
NACA 4、5、6桁の翼型を分析、エクスポート、印刷します。
これは、揚力係数と迎え角を示しています。このようなプロットはリフト曲線と呼ばれます。これが3つの異なる翼の揚力曲線です。
これらはすべて、迎え角約15°で最大揚力係数に達します。その時点以降、揚力係数は低下します。この揚力係数の低下は失速と呼ばれ、あなたが尋ねた境界層の分離によるものです。
これは揚力係数と抗力係数のプロットです。これは抗力極と呼ばれます。
ほとんどの抗力極は、翼のある点を超えて抗力係数がどうなるかを示していません。屋台。これはそうです、そしてそれが私がそれを使用している理由です。
曲線を上から上にたどると、揚力係数が最大に達し（ストールで）、その後再び低下し始めるのがわかります。 。しかし、抗力係数が上昇し続けていることもわかります。それはあなたの質問の別の部分に答えます。翼が失速すると抗力が増加し続けます。
質問の難しい部分は理由です。しかし、私はそれを試してみます。難しいのは、説明する画像を見つけることです。このリンクでいくつか見つけました：
問題は、画像が、電流を使用して分離を制御することと関係があることを著者が示していることを示していることです。それがアノードとカソードに関する注釈です。画像を使用して、電流ビットが発生していないふりをします。それでも、私が説明したいアイデアを概念的に説明します。
まず、翼上のかなり正常な（分離されていない流れ）画像を次に示します。
これに付随する論文を読んでいないので、部分的に推測しています。影の領域は、上から降り注ぐ光に照らされていない領域だと思います。これは、これらが計算された流線ではなく実際の実験的測定であると私に信じさせます。また、陽極がパルス状であると表記されているため、電気的効果によって流れが付着し続けていると思います。この翼はかなり大きな迎え角にあり、電気的効果がなければ、流れは分離されます。しかし、これが翼の上の通常の流れを表していることを想像してほしいだけです。しかし、迎え角は低くなります。
フローが分離するとどうなりますか？
流れが分離されている翼の後部の領域を見ることができます。この領域では、その後ろの部分への圧力は、分離がない場合よりも低くなります。それは再循環流の領域であり、低圧の領域です。その低圧が抗力を増加させるものです。それは表面を吸い込んでいて、後方に成分があり、それが抗力です。
ここに注意が必要な部分があります。それが低圧の領域であり、翼の後ろで吸い上げられている場合、なぜそのリフトを増加させないのでしょうか。それを説明するのは少し難しいです。その地域では、リフトが大きくなっています。ただし、後部の流れが変化すると、翼の前部の流れが影響を受けます。上の2つの画像で翼の前部の流れを比較すると、最初の画像では線が互いに近く、2番目の画像では線が離れていることがわかります。ここでは、同じスケールで並べています。
追加した赤いボックスは、フローがどのように集中しているかを示しています。停止している右側のフローに対して、左側のフロー（フローの分離なし）の領域が小さくなっています。これは、左側のフローが右側のフローよりも速いことを意味します。したがって、翼の上部では、左翼の吸引力が高く、右翼の吸引力が低くなります。つまり、翼が失速すると（右側）、翼の前部で流れが遅くなります。これにより、前部の揚力が大幅に減少し、その減少は、分離された領域の翼の後ろの揚力の増加を上回ります。そのため、境界層が分離すると正味の揚力が減少します。
その理解があれば、流れが分離するときにノーズダウンの瞬間があることも予測できます。後部の揚力を増やし、前部の揚力を減らすと、機首が下に下がります。それを確認するには、別のプロットを見つける必要があります。
これが1つです。これをウェブ上のどこかからコピーしましたが、この画像はアボットとフォンドエンホフの著書「Theoryof Wing Sections」からのものであると確信しているので、帰属として示します。
左側にはおなじみのリフトカーブがあり、右側にはドラッグポーラーがあります。ちなみに、ドラッグポーラーがストールで停止することに注意してください。それ以降、抗力が増加することはありません。なぜそのようにデータを切り捨てたのかわかりません。
しかし、モーメント係数C\_mのプロットも表示されます。揚力曲線と同じグラフ上。慣例により、ノーズアップモーメント係数を正と定義します。この翼が失速する場所である約15°を超える迎え角でモーメント係数が急速に低下することがわかります。それはまさに私たちが予測したことです。それはノーズダウンの瞬間です。また、グラフの左側で、翼が逆さまになってその側で失速したときに、反対方向に発生します。
まあ、それは長くて複雑な答えでした。これらすべてを説明するのに十分な情報をウェブ上で見つけることができたのには驚きました。この答えを始めたとき、私はそれを達成することを本当に期待していませんでした。しかし、最終的にはうまくいきました。