La corba d'arrossegament o polar d'arrossegament és la relació entre l'arrossegament d'una aeronau i altres variables, com ara la sustentació, el coeficient de sustentació, l'angle d'atac o la velocitat. Es pot descriure mitjançant una equació o mostrar-se com un gràfic (de vegades anomenat "diagrama polar"). L'arrossegament es pot expressar com a resistència real o com a coeficient d'arrossegament.

Les corbes d'arrossegament estan estretament relacionades amb altres corbes que no mostren arrossegament, com ara la corba de potència requerida/velocitat o la corba de taxa de caiguda/velocitat.

La corba d'arrossegament miniatura|Coeficients d'arrossegament i sustentació per al perfil alar NACA 63 3 618. Les corbes completes són sustentació, resistència discontínua; les corbes vermelles tenen = 3· 10⁶, blaves 9· 10⁶ . Les propietats aerodinàmiques significatives de les ales dels avions es resumeixen en dues quantitats adimensionals, els coeficients de sustentació i resistència aerodinàmica i . Com altres quantitats aerodinàmiques similars, són funcions només de l'angle d'atac , el nombre de Reynolds i el nombre de Mach . i es poden representar gràficament contra , o es poden representar gràficament entre si.

Les forces de sustentació i d'arrossegament, i , s'escalegen pel mateix factor per obtenir i , de manera que = i formen angle recte, amb paral·lela a la velocitat del corrent lliure (la velocitat relativa de l'aire distant circumdant), de manera que la força resultant es troba en el mateix angle respecte a que la línia des de l'origen del gràfic fins al punt , corresponent respecte a l'eix miniatura|Coeficients de sustentació i arrossegament en funció de l'angle d'atac. Si una superfície aerodinàmica es manté en un angle d'atac fix en un túnel de vent, i es mesuren la magnitud i la direcció de la força resultant, es poden representar mitjançant coordenades polars. Quan aquesta mesura es repeteix a diferents angles d'atac, s'obté la corba d'arrossegament. Les dades de sustentació i arrossegament van ser recollides d'aquesta manera a la dècada de 1880 per Otto Lilienthal i al voltant de 1910 per Gustav Eiffel, tot i que no es van presentar en termes dels coeficients més recents. Eiffel va ser el primer a utilitzar el nom "polar d'arrossegament", no obstant això, les corbes d'arrossegament rarament es representen avui dia mitjançant coordenades polars. miniatura|Corba que mostra la resistència induïda, la resistència paràsita i la resistència total en funció de la velocitat de l'aire. Depenent del tipus d'aeronau, pot ser necessari traçar corbes d'arrossegament a diferents nombres de Reynolds i Mach. El disseny d'un caça requerirà corbes d'arrossegament per a diferents nombres de Mach, mentre que els planadors, que passen el seu temps volant lentament en tèrmiques o ràpidament entre elles, poden requerir corbes a diferents nombres de Reynolds però no es veuen afectats pels efectes de compressibilitat. Durant l'evolució del disseny, la corba d'arrossegament es refinarà. Una aeronau en particular pot tenir corbes diferents fins i tot amb els mateixos valors i , depenent, per exemple, de si el tren d'aterratge i els flaps estan desplegats. miniatura|350x350px|Corba d'arrossegament per a avions lleugers. = 0,017, K = 0,075 i = 0,1. La tangent dóna el punt màxim. El diagrama adjunt mostra contra per a un avió lleuger típic. El punt mínim es troba al punt més a l'esquerra del gràfic. Un component de la resistència és la resistència induïda (un efecte secundari inevitable de produir sustentació, que es pot reduir augmentant la velocitat indicada). Això és proporcional a Els altres mecanismes de resistència, la resistència paràsita i la d'ona, tenen components constants, que sumen un total de , i contribucions dependents de la sustentació que augmenten en proporció a En total, llavors miniatura|Corba d'arrossegament per al perfil alar NACA 63 3 618, codificada per colors com a gràfic oposat.

L'efecte de és desplaçar la corba cap amunt al gràfic; físicament, això és causat per alguna asimetria vertical, com ara una ala corbada o un angle d'incidència finit, que garanteix que l'actitud d'arrossegament mínim produeixi sustentació i augmenta la relació sustentació-arrossegament màxima.

Corbes de potència requerida Un exemple de la manera com s'utilitza la corba en el procés de disseny és el càlcul de la corba de potència requerida ( ), que representa la potència necessària per a un vol estable i anivellat en el rang de velocitat operativa. Les forces implicades s'obtenen dels coeficients multiplicant-les per , on ρ és la densitat de l'atmosfera a l'altitud de vol, és l'àrea de l'ala i és la velocitat. En vol anivellat, la sustentació és igual al pes i l'empenta és igual a la resistència, de manera que

W = (ρ/2).S.V2.CL i PR = (ρ/2η).S.V3.CD. miniatura|350x350px|Corba per a l'avió lleuger amb la corba d'arrossegament superior i un pes de 2000 kg, amb una superfície alar de 15 m² i una eficiència de l'hèlix de 0,8. El factor addicional de /η, amb η l'eficiència de l'hèlix, a la segona equació entra perquè = (empenta requerida) × /η. La potència en lloc de l'empenta és apropiada per a una aeronau amb hèlix, ja que és aproximadament independent de la velocitat; els motors de reacció produeixen una empenta constant. Com que el pes és constant, la primera d'aquestes equacions determina com disminueix amb l'augment de la velocitat. Si posem aquests valors de a la segona equació amb a partir de la corba d'arrossegament, es produeix la corba de potència. La regió de baixa velocitat mostra una caiguda de l'arrossegament induït per la sustentació, passant per un mínim seguit d'un augment de l'arrossegament del perfil a velocitats més altes. La potència mínima requerida, a una velocitat de 195 km/h (121 mph) és d'uns 86 kW (115 CV); 135 kW (181 CV) es requereix per a una velocitat màxima de 300 km/h (186 mph). El vol a la potència mínima proporcionarà la màxima resistència; la velocitat per al major abast és on la tangent a la corba de potència passa per l'origen, uns 240 km/h (150 mph).

Si es disposa d'una expressió analítica per a la corba, es poden desenvolupar relacions útils mitjançant la diferenciació. Per exemple, la forma anterior, simplificada lleugerament posant = 0, té un màxim a = . Per a un avió d'hèlix, aquesta és la condició de màxima resistència i dóna una velocitat de 185 km/h (115 mph). La condició d'abast màxim corresponent és el màxim de , a = , i per tant la velocitat òptima és 244 km/h (152 mph). Els efectes de l'aproximació = 0 són inferiors al 5%; és clar, amb un finit = 0,1, els mètodes analític i gràfic donen els mateixos resultats.

La regió de baixa velocitat del vol es coneix com la "part posterior de la corba de potència" o "darrere de la corba de potència" (de vegades "part posterior de la corba d'arrossegament") on es requereix més empenta per mantenir el vol a velocitats més baixes. És una regió de vol ineficient perquè una disminució de la velocitat requereix un augment de l'empenta i un augment resultant del consum de combustible. Es considera una regió de vol "inestable de velocitat", perquè a diferència de les circumstàncies normals, una disminució de la velocitat de l'aire a causa d'una entrada de control de pas amb el morro cap amunt no es corregirà si els controls es tornen a la seva posició anterior. En canvi, la velocitat de l'aire es mantindrà baixa i l'arrossegament s'acumularà progressivament a mesura que la velocitat i l'altitud continuïn disminuint, i aquesta condició persistirà fins que s'augmenti l'empenta, es redueixi l'angle d'atac (que també perdrà altitud) o es redueixi l'arrossegament d'una altra manera (com ara retraient el tren d'aterratge). Un vol sostingut darrere de la corba de potència requereix un pilotatge alerta perquè un empenta inadequat provocarà una disminució constant de la velocitat de l'aire i un augment constant corresponent de la velocitat de descens, que pot passar desapercebut i pot ser difícil de corregir a prop del terra. Un resultat no infreqüent és que l'aeronau s'estavelli abans del lloc d'aterratge previst perquè el pilot no va reduir l'angle d'atac ni va augmentar l'empenta a temps, o perquè no hi ha una empenta adequada disponible; aquest últim és un perill particular durant un aterratge forçós després d'una fallada del motor.

El fet de no controlar la velocitat i la taxa de descens mentre es vola per darrere de la corba de potència s'ha vist implicat en diversos accidents d'aviació importants, com ara el vol 214 d'Asiana Airlines.

Referències

Categoria:Dinàmica de fluids Categoria:Aerodinàmica