2.3.2 Indusoitu vastus

Indusoitua vastusta voi kutsua myös nimellä "nostovoimasta riippuva vastus", koska se aiheutuu nostovoiman tuottamisesta todellisella siivellä kääntämällä vapaan virtauksen suuntaa siiven avulla.

Äärellisen siiven kärjen ympäri tapahtuu "vuotoa' alhaalta ylös. Miten tämä vuoto vaikuttaa nostovoimaan ja vastukseen? Luultavaa on, että nostovoima pienenee ja vastus kasvaa, mutta miten? Palautamme mieleen seuraavat aikaisemmin esitetyt asiat:

1   Nostovoima syntyy kohtisuoraan suhteellista virtausta vastaan.

2. Nostovoiman suunta määritellään siten, että se on kohtisuorassa vapaata virtausta vastaan.

3. Kärkipyörteestä aiheutuu siiven jättöreunan takana alastaite eli suhteellinen virtaus onkin taittunut alaspäin. Alastaite on sitä suurempi, mitä lyhyempi on kärkiväli.

Tuloksena on eräänlainen ristiriitatilanne siinä mielessä, että syntyvän nostovoiman vektori on kallistunut taaksepäin, mutta määritelmän mukainen nostovoima on kohtisuorassa vapaata virtausta vastaan. Tämä "ristiriita" poistuu, kun lisätään määritelmän mukaiseen nostovoimaan indusoitu vastus D_i. Tätä voidaan havainnollistaa seuraavan kuvan avulla.

 

Kuva: Indusoitu vastus. Nostovoima R syntyy kohtisuoraan suhteellista virtausta vastaan. Kuvassa resultantti R osoittaa syntyvän nostovoiman. Nostovoima L on kuitenkin määritelty kohtisuoraan vapaata virtausta vastaan. Resultantin ja nostovoiman erotus on indusoitu vastus Dieli nostovoimasta riippuva vastus. Kuvasta voi päätellä, että mitä enemmän virtaus taittuu siiven vaikutuksesta sitä suuremmaksi tulee indusoitu vastus. Mitä pitempi ja kapeampi siipi sitä pienempi on indusoitu vastus. Tästä syystä purjekoneiden siivet ovat pitkiä ja kapeita.

Kuva: Nostovoimakertoimen riippuvuus kohtauskulmasta ja siiven sivusuhteesta. Äärettömän pitkän siiven CL(a) kuvaajaa vastaava kohtauskulma on a0, johon tarvitaan lisää kohtauskulmaa ai:n verran, jotta äärellinen siipi tuottaisi saman nostovoimakertoimen kuin äärettömän pitkä siipi. Esimerkiksi sivusuhteella 8 tarvitaan 5° lisää kohtauskulmaa, jotta nostovoimakerroin olisi 0,85 eli sama kuin äärettömän siiven. Kuvasta havaitaan, että vastus kasvaa, jos nostovoimakerroin pidetään samana. Tosin tarvitaan indusoidun kohtauskulman,ai:n verran suurempi kohtauskulma verrattuna äärettömän pitkän siiven nostovoimaan. Tämä vaikutus ilmenee esimerkiksi CL(a)- tai CL(CD)-kuvaajista siten, että ne loivenevat sitä enemmän mitä pienempi sivusuhde on. Toisin sanoen mitä pienempi on koneen kärkiväli, sitä suurempi kohtauskulma tarvitaan saman nostovoiman saavuttamiseksi. Esimerkiksi deltasiipiset koneet, joiden sivusuhde on noin 1—2, tarvitsevat liki 30° kohtauskulman laskussa, kun tavallisille pienkoneille, joiden sivusuhde A ~ 8 riittää noin 17° ja purjekoneille (A ~20) noin 13°. Tämä käy ilmi myös seuraavasta kuvasta.

 

Kuva: Vastuskertoimen ja nostovoimakertoimen riippuvuus sivusuhteesta. Nostovoimakertoimen suhde vastuskertoimeen = Liitosuhde. Kokonaisen lentokoneen liitosuhde riippuu nostovoimakertoimen ja kokonaisvastuskertoimen suhteesta.