¿Cuál es la forma de la curva de potencia requerida?

¿Cuál es la forma de esta curva de potencia requerida para un avión GA pequeño y para un avión comercial grande?

La respuesta depende de la carga de tramo y la altitud de vuelo de la aeronave. Para la mayoría de los casos prácticos, la curva de potencia del lado izquierdo es más realista, pero aún se puede ingresar si el piloto no es consciente de lo que está haciendo. Solo presencia AF447 …

La curva de potencia es la suma de dos curvas de resistencia, multiplicada por la velocidad de vuelo:

1. La resistencia inducida es dominante a baja velocidad y disminuye con el aumento de la presión dinámica, y
2. el arrastre por fricción ( y parásito e interferencia ) crece con el aumento de la presión dinámica.

A continuación, he trazado las curvas de potencia teóricas para un pequeño avión GA al nivel del mar. Las líneas discontinuas muestran la curva de potencia si no ocurriera una separación de flujo.

Las aeronaves con carga de tramo bajo exhibirán una resistencia inducida baja, por lo que la resistencia a la fricción (componente de sustentación cero) se volverá dominante pronto. Cuanto más alto vuela el avión, más se reduce la potencia disponible y aumenta la resistencia inducida, por lo que la curva de potencia cambiará a algo parecido a su gráfico derecho. El punto que separa el lado izquierdo de la curva del lado derecho es el punto de mínima potencia. ¿Dónde está este punto para las configuraciones reales?

Podemos calcular el coeficiente de sustentación a la potencia mínima para saber dónde comienza el rango de velocidad de la parte trasera de la curva. En esta respuesta , ya derivé esto, así que aquí está solo el resultado:

$$c_{L_{min.\:power}} = \sqrt{\frac{2-n_v}{n_v+2}\cdot c_{D0}\cdot\pi\cdot AR\cdot\epsilon}$$ Los símbolos son:
$\kern{5mm} c_L \:\:\:$coeficiente de elevación
$\kern{5mm} n_v \:\:\:$exponente de empuje, como en $T = T_0\cdot v^{n_v}$
$\kern{5mm} c_{D0} \:$coeficiente de arrastre de elevación cero
$\kern{5mm} \pi \:\:\:\:\:$3.14159 $\dots$
$\kern{5mm} AR \:\:$relación de aspecto del ala
$\kern{5mm} \epsilon \:\:\:\:\:\:$el factor de Oswald del ala, normalmente entre 0,8 y 1,0

Ahora ingresemos los valores para un planeador ($n_v$= -1):

$$c_{L_{min.\:power}} = \sqrt{3\cdot 0.00935\cdot\pi\cdot 21.43\cdot 0.98} = 1.36$$ Entonces, la velocidad de potencia mínima para el ASW-20A está muy cerca de su velocidad de pérdida. Caer en la parte trasera es prácticamente equivalente a detenerse.

Ahora los valores para un avión de combate ($n_v$= 0):

$$c_{L_{min.\:power}} = \sqrt{0.0172\cdot\pi\cdot 2.45\cdot 0.76} = 0.317$$ Entonces, el piloto de Starfighter está en la parte trasera de la curva hasta que acelera más allá de 191 m/s o 371 nudos (a la masa máxima de despegue). Eso ya es Mach 0,54 al nivel del mar (y más cuanto más alto se sube), y explica por qué el Starfighter prefiere volar rápido. ¡Su mejor velocidad de ascenso es de Mach 0,9!

Ya que preguntaste por un avión comercial, aquí vamos :

$$c_{L_{min.\:power}} = \sqrt{1.67\cdot 0.01277\cdot\pi\cdot 9.58\cdot 0.74} = 0.687$$ Esto es para la configuración limpia, por supuesto, y se encuentra entre los valores de planeador y caza. Los números para un avión GA son un poco más altos (alrededor de $c_L$= 1) debido al motor de pistón, con un factor de Oswald más alto debido a un ala sin flecha y una relación de aspecto algo más baja. Los aviones comerciales prefieren navegar cerca del punto de arrastre mínimo, que para este ejemplo está en $c_{L_{min.\:L/D}}$= 0.532, por lo que en altitud su punto de operación ya está bastante cerca del rango de la parte trasera. Por el contrario, un avión GA en crucero volará bajo (sin presurización) y mucho más rápido que con su potencia mínima, por lo que su punto de crucero estará muy a la derecha del rango trasero, haciendo que la curva de potencia se parezca más a su izquierda. ejemplo del lado de la mano.