Există patru forțe care acționează asupra unui avion în zbor: ridicare, greutate, împingere și tracțiune. Forțele sunt mărimi vectoriale având atât o magnitudine cât și o direcție. Mișcarea aeronavei prin aer depinde de amploarea și direcția relativă a diferitelor forțe. Greutatea unui avion este determinată de mărimea și materialele utilizate în construcția avionului și de sarcina utilă și combustibilul pe care îl transportă avionul. Greutatea este întotdeauna îndreptată spre centrul pământului. Tracțiunea este determinată de mărimea și tipul sistemului de propulsie utilizat pe avion și de setarea clapetei de accelerație selectată de pilot. Tracțiunea este în mod normal direcționată înainte de-a lungul liniei centrale a aeronavei. Ridicarea și tracțiunea sunt forțe aerodinamice care depind de forma și dimensiunea aeronavei, de condițiile aerului și de viteza de zbor. Ascensorul este direcționat perpendicular pe calea de zbor, iar tracțiunea este direcționată de-a lungul căii de zbor.
Așa cum raportul de ridicare la tracțiune este un parametru de eficiență pentru aerodinamica totală a aeronavei, raportul forță/greutate este un factor de eficiență pentru propulsia totală a aeronavei. Din a doua lege a mișcării lui Newton pentru masa constantă, forța F este egal cu masa m accelerare ori A:
Dacă luăm în considerare o accelerație orizontală și neglijăm tragerea, forța externă netă este împingerea F. Din ecuația greutății newtoniene:
Unde W este greutatea și g este constanta gravitațională egală cu 32,2 ft/sec ^ s în unitățile engleze și 9,8 m/sec ^ s în unitățile metrice. Rezolvarea pentru masă:
și înlocuind în ecuația forței:
F/W este raportul forțat/greutate și este direct proporțional cu accelerația aeronavei. O aeronavă cu un raport de forță mare în greutate are o accelerație mare. Pentru majoritatea condițiilor de zbor, o aeronavă cu un raport mare de împingere la greutate va avea, de asemenea, o valoare ridicată a excesului de împingere. Excesul mare de forță duce la o rată ridicată de urcare. Dacă raportul de împingere la greutate este mai mare decât unul și tragerea este mică, avionul poate accelera drept în sus ca o rachetă. În mod similar, rachete trebuie sa dezvoltați o forță mai mare decât greutatea rachetei pentru a vă ridica .
NOTĂ: Trebuie să fim foarte atenți atunci când folosim date referitoare la raportul împingere/greutate. Deoarece avioanele și motoarele sunt produse de diferiți producători și același motor poate intra în avioane diferite, raportul forță/greutate al motorului este adesea descris în literatura de specialitate. Tracțiunea mare la greutate este o indicație a eficienței de tracțiune a motorului. Dar la determinare performanța aeronavelor, factorul important este împingerea în greutate a aeronavei, nu doar motorul singur. O altă problemă apare deoarece împingerea unui motor scade odată cu altitudinea, în timp ce greutatea rămâne constantă. Raporturile de împingere la greutate pentru motoare sunt adesea cotate la condiții statice la nivelul mării, care dau valoarea maximă pe care o va produce motorul.
Activități:
Excursii ghidate
- Forțe asupra unui avion:
- EngineSim - Motor Simulator: