Factor de sarcină (aerodinamic)

Factorul de sarcină este raportul dintre greutatea aparentă (greutatea așa cum este „simțit“ și care este o funcție atât a forțelor de inerție ale purtătorului gravitației și) și greutatea reală (creată de gravitație). Este un vector ale cărui componente sunt numere adimensionale (deci fără unități), dar în general spunem că sunt exprimate în „g”. ${\ vec {n}}$

Adesea, când vorbim despre factorul de încărcare, luăm în considerare doar componenta sa verticală n z .

Definiție

Presupunând masa constantă, relația fundamentală a dinamicii este scrisă: ${\ displaystyle m {\ vec {\ gamma}} = {\ vec {P}} + {\ vec {F_ {ext}}}}$

m: masa
${\ vec {\ gamma}}$ : accelerare
$\ vec {P}$ : greutate
${\ displaystyle {\ vec {F_ {ext}}}}$ : alte forțe externe aplicate

Numim greutate aparentă suma greutății și forțelor inerțiale: ${\ displaystyle {\ vec {P}} - m {\ vec {\ gamma}}}$

Factorul de sarcină este raportul dintre greutatea aparentă (în formă vectorială) și greutatea (în standard):

${\ displaystyle {\ vec {n}} = {\ frac {{\ vec {P}} - m {\ vec {\ gamma}}} {\ | {\ vec {P}} \ |}}}$

Având în vedere acest lucru , obținem: ${\ displaystyle {\ vec {P}} = m {\ vec {g}}}$

${\ displaystyle {\ vec {n}} = {\ frac {{\ vec {g}} - {\ vec {\ gamma}}} {g}}}$

$\ vec {g}$ este accelerația gravitației , este un vector vertical și merită (aproximativ) în norma 9,81 m s −2

Sens

Când suferim o accelerație, suntem supuși unei forțe , pentru a fi comparați cu greutatea „reală” . ${\ displaystyle n \ times m {\ vec {g}}}$ $m {\ vec {g}}$

Deci, dacă cineva este supus, de exemplu, vertical la un factor de sarcină v de 2, avem impresia că cântărește de două ori greutatea sa; unul este supus unei accelerații care valorează 2 g (inclusiv 1 g datorită gravitației).

În aeronautică

Acest concept este utilizat pe scară largă în aeronautică:

componenta sa longitudinală n x oferă ecuația de propulsie a aeronavei (care măsoară variația energiei aeronavei și, prin urmare, în principal accelerația sau decelerarea acesteia),
componenta sa laterală n y oferă echilibrul lateral al ecuației planului (pe scurt, reflectă simetria zborului, care este necesară pentru eficacitatea zborului și confortul pasagerului),
componenta sa verticală n z oferă ecuația de ridicare a aeronavei (care este reprezentativă pentru curbura traiectoriei aeronavei). Acesta este factorul de încărcare a aripii care face posibilă cuantificarea tensiunilor aplicate aripii avionului.

În zbor constant, factorul de încărcare verticală este 1. Când o aeronavă face o viraj sau iese din scufundare în jos, factorul de încărcare crește. De exemplu, un avion într-un viraj orizontal simetric cu un unghi de rulare de 60 ° este supus unui factor de încărcare de 2. În acest caz, structura dispozitivului trebuie să suporte de două ori greutatea avionului, iar pilotul trebuie să crească unghiul de atac al aeronavei pentru a produce mai multă ridicare .

"Vertical" sau factorul de încărcare a aripii în viraj simetric

În cazul unei rotații la nivel stabilizat cu patina zero, factorul de încărcare verticală este dat de formula:

{\ displaystyle n_ {z} = {\ frac {\ cos \ theta} {\ cos \ varphi}} = {\ frac {F_ {z}} {mg}}}

n_ {z}

este factorul de sarcină;

\ theta

este atitudinea avionului (rad);

\ varphi

este unghiul de înclinare (rad);

{\ displaystyle F_ {z}}

este liftul (N);

m

este masa (kg);

g

este accelerația gravitației (m / s 2 ).

Care oferă următoarele valori (pentru ): $\ theta = 0$

Înclinare	Factor de încărcare
15 °	1,02
30 °	1.15
45 °	1,41
60 °	2
90 °	Infinit