3.1.1 Siipiin kohdistuvat voimat

Lentokoneeseen kohdistuu ilmassa ohi liikkuvan ilmamassan aiheuttamia paine- ja kitkavoimia. Ne kohdistuvat erilaisina koneen eri osiin. Olemme esittäneet nostovoiman synnyn yhteydessä siipiprofiiliin kohdistuvia painejakautumia. Painejakautuman aiheuttama kokonaisvoima voidaan esittää "punnitsemalla" ja ilmoittamalla punnitustulos. Tällöin joudutaan tulos ilmoittamaan yleensä voima- ja momenttivektorin avulla. Kunkin osan vaikutus koko siipeen ja koneeseen voidaan laskea yhteen ja tulos on ilmaistavissa voiman ja momentin avulla. Voima ja momentti vaikuttavat nostovoimakeskiöön. Esimerkkinä tästä voidaan esittää seuraavan kuvan mukainen tapaus.

Kuva: Siipeen kohdistuvien voimien ja momenttien summa kohdistetaan vaikuttamaan aerodynaamiseen keskiöön. Nostovoima L kohtisuoraan vapaata virtausta vastaan ja vastus D vapaan virtauksen suuntaan sekä positiivinen momentti siten, että se pyrkii nostamaan nokkaa eli lisäämään kohtauskulmaa.

Paine- ja kitkavaikutuksien summa vastaa yksinkertaistettuna voimia ja momenttia, jotka vaikuttavat paine­keskiöön. Kunkin siiven osan on otettava vastaan siihen kohdistuvat voimat. Tällöin tyveä lähimpänä olevat osat rasittuvat kaikista eniten. Jännevälin kasvaessa siiven tyviosaan kohdistuvat voimat moninkertaistuvat. Nostovoiman jakaantuminen jännevälin suunnassa saadaan laskemalla kunkin leikkauksen nostovoima ja esittämällä tulos seuraavan kuvan tapaan. Tässä kuvassa kuvaajan korkeus ilmaisee, kuinka paljon mikin siiven osa kantaa. Todetaan, että siiven keskiosassa on suurin nostovoima, sillä siinä jakautuman arvo on korkein. Samassa kuvassa on esitetty useamman erimuotoisen siiven nostovoimajakautuma, (a-kohta). Viereisessä kuvassa, (b-kohdassa), on esitetty siivekepoikkeutuksen aiheuttama muutos nostovoimajakautumaan sekä c-kohdassa laskusiivekkeiden vaikutus.

Kuva: Siiven nostovoimajakauma. Kuvassa a on kolmen erilaisen siipimuodon jakauma. Pienimmän vastuksen antaa elliptinen siipi, jonka jakauma on elliptinen. Kuvassa b siivekkeen käyttö muuttaa jakaumaa ja aiheuttaa kallistusmomentin. Nousevan ja laskevan siivekkeen aiheuttamat vastuksen muutokset synnyttävät siivekejarrutuksen, joka kääntää nokkaa ylös nousevan siiven suuntaan. Kuvassa c laskusiiveke lisää jakaumaa oman mittansa pituudella.