ゼロ揚力抗力係数

航空力学において、ゼロ揚力抗力係数は、航空機のゼロ 揚力抗力とその大きさ、速度、飛行高度を 関連付ける無次元パラメータです。${\displaystyle C_{D,0}}$

数学的には、ゼロ揚力抗力係数は と定義されます。ここで、 は与えられた出力、速度、高度での全抗力係数、 は同じ条件での揚力誘導抗力係数です。したがって、ゼロ揚力抗力係数は寄生抗力を反映しており、航空機の空気力学がどれだけ「クリーン」または流線型であるかを理解するのに非常に役立ちます。たとえば、第一次世界大戦のソッピース キャメル複葉機は、固定着陸装置だけでなく多数のワイヤーと支柱を備えていましたが、ゼロ揚力抗力係数は約 0.0378 でした。これに対し、流線型の第二次世界大戦のP-51 ムスタング^[1]の値は 0.0161 であり、これは現代の最高の航空機と比べても非常に優れています。 ${\displaystyle C_{D,0}=C_{D}-C_{D,i}}$${\displaystyle C_{D}}$${\displaystyle C_{D,i}}$${\displaystyle C_{D,0}}$

ゼロ揚力時の抗力は、抗力面積( ) として概念化するのがより簡単です。これは、ゼロ揚力抗力係数と航空機の翼面積 ( は翼面積) の積です。与えられた抗力面積を持つ航空機が経験する寄生抗力は、飛行方向に対して垂直に保持された同じ面積の平らな四角い円盤の抗力とほぼ等しくなります。ソッピース キャメルの抗力面積は 8.73 平方フィート (0.811 m ² ) であるのに対し、P-51 マスタングは 3.80 平方フィート (0.353 m ² ) です。どちらの航空機も翼面積は似ていますが、これもまた、はるかに大きいサイズにもかかわらずマスタングの優れた空力特性を反映しています。^{[1]キャメルとの別の比較では、}ロッキード・コンステレーションのような非常に大型だが流線型の航空機は、抗力面積がはるかに大きい（34.82平方^フィート対8.73平方フィート^）にもかかわらず、ゼロ揚力抗力係数がかなり小さい（0.0211対0.0378）です。 ${\displaystyle f}$${\displaystyle C_{D,0}\times S}$${\displaystyle S}$

さらに、航空機の最高速度は、出力と抗力面積の比の3 乗根に比例します。つまり、

${\displaystyle V_{max}\ \propto \ {\sqrt[{3}]{power/f}}}$^[1 ]

前述のとおり、. ${\displaystyle C_{D,0}=C_{D}-C_{D,i}}$

総抗力係数は次のように推定できます。

${\displaystyle C_{D}={\frac {550\eta P}{{\frac {1}{2}}\rho _{0}[\sigma S(1.47V)^{3}]}}}$、

ここで、は推進効率、P はエンジン出力（馬力）、海面の空気密度（スラグ/立方フィート）、は海面以外の高度での大気密度比、S は航空機の翼面積（平方フィート）、V は航空機の速度（マイル/時）です。 に 0.002378 を代入すると、式は次のように簡略化されます。 ${\displaystyle \eta}$${\displaystyle \rho_{0}}$${\displaystyle \sigma}$${\displaystyle \rho_{0}}$

${\displaystyle C_{D}=1.456\times 10^{5}({\frac {\eta P}{\sigma SV^{3}}})}$。

誘導抗力係数は次のように推定できます。

${\displaystyle C_{D,i}={\frac {C_{L}^{2}}{\pi A\!\!{\text{R}}\epsilon }}}$、

ここで、は揚力係数、ARはアスペクト比、 は航空機の効率係数です。 ${\displaystyle C_{L}}$${\displaystyle \epsilon }$

を代入すると次のようになります。 ${\displaystyle C_{L}}$

${\displaystyle C_{D,i}={\frac {4.822\times 10^{4}}{A\!\!{\text{R}}\epsilon \sigma ^{2}V^{4}}}(W/S)^{2}}$、

ここで、W/Sは翼面荷重（lb/ft ^{2 ）}です。