Suurnopeusilmailuun kuuluu yliääni- ja hyperääninopeuksilla liikkuviin ilma-aluksiin vaikuttavien voimien tutkiminen. Hissin ja matemaattisen mallinnuksen ymmärtäminen on välttämätöntä, jotta voidaan suunnitella tehokas ja turvallinen ilma-alus, joka pystyy toimimaan näillä nopeuksilla.

Hissin ja vedon perusteet

Nosto on voima, joka vastustaa painovoimaa ja syntyy ilmavirtaus yli ilmassa ilmassa. Drag on vastusvoima, joka vastustaa ilmassa. Molemmat voimat riippuvat ilmavirran muodosta, nopeudesta ja ominaisuuksista.

Matemaattiset mallit hissille

Hissivoima (L) voidaan mallintaa käyttäen nostokerrointa (CL), ilman tiheyttä (ρ), nopeutta (V) ja siipialuetta (S):

]L = 0,5 × ρ × V2[ × S × CL[[]]]

Matemaattiset mallit Dragille

Vetovoima (D) mallinnetaan samalla tavalla vetämiskertoimella (CD):

]D = 0,5 × ρ × V2[ × S × CD[[]]]

Voimaan kohdistuvat nopeat vaikutukset

Suurilla nopeuksilla ilma-aluksen ympärillä muodostuu iskuaaltoja, jotka vaikuttavat merkittävästi kertoimia CL[ ja CD. Nämä muutokset edellyttävät kehittyneitä mallinnustekniikoita, kuten laskentanestedynamiikkaa (CFD), ennustaakseen voimat tarkasti.

  • Yliäänivirtaukset
  • Shock-aaltojen muodostuminen
  • Lämpötilan vaihtelut
  • Materiaalisen stressin huomioon ottaminen