Аэродинамическая поляра

Аэродинами́ческая поля́ра (поляра первого рода, поляра Лилиенталя) (нем. Polare, от лат. polus, греч. πόλος – ось, полюс), кривая, выражающая зависимость ${\displaystyle C_{y_{a}}=f(C_{x_{a}})}$ аэродинамического коэффициента подъёмной силы ${\displaystyle C_{y_{a}}}$ от коэффициента аэродинамического сопротивления ${\displaystyle C_{x_{\text{а}}}}$ летательного аппарата в целом или его отдельных частей (например, крыла) в скоростной системе координат. Понятие «поляра» введено в практику аэродинамического анализа О. Лилиенталем.

При одинаковых масштабах осей (обычно масштаб по оси ${\displaystyle C_{x_{\text{а}}}}$ растягивают в 5–10 раз) любой отрезок прямой, соединяющей начало координат с точкой на поляре, указывает направление вектора результирующей аэродинамической силы, его длина равна значению коэффициента этой силы, а тангенс угла наклона этого отрезка равен аэродинамическому качеству ${\displaystyle K}$. Максимальное значение ${\displaystyle K_{max}}$ достигается в точке касания с полярой указанного отрезка. Поляра характеризует аэродинамическое совершенство летательного аппарата.

При малых углах атаки ${\displaystyle \alpha }$ и числах Маха полёта ${\displaystyle (M_{\infty }\!<\!5)}$ форма поляры близка к квадратичной параболе. В простейшем случае для летательного аппарата с плоским крылом с симметричными профилями поляра имеет вид: ${\displaystyle C_{x_{a}}=C_{x_{0a}}+A^{2}C_{y_{a}}}$, где ${\displaystyle C_{x_{0a}}}$ – коэффициент сопротивления при нулевой подъёмной силе; параметр ${\displaystyle A}$ характеризует крутизну поляры (отвал поляры). При дозвуковых скоростях полёта для крыла большого удлинения с эллиптическим распределением циркуляции скорости и полной реализацией подсасывающей силы параметр ${\displaystyle A}$ имеет минимальное значение ${\displaystyle {\frac {1}{\pi \lambda }}}$, где ${\displaystyle \lambda }$ – удлинение крыла. Для плоского крыла с острыми передними кромками подсасывающая сила практически не реализуется, отвал поляры существенно возрастает и ${\displaystyle A={\frac {1}{C_{y_{a}}^{\alpha }}}}$ ${\displaystyle (C_{y_{a}}^{\alpha }={\frac {\partial C_{y_{a}}}{\partial \alpha }}}$ – производная коэффициента подъёмной силы по углу атаки${\displaystyle )}$.

Наряду с полярой 1-го рода иногда на практике рассматривают поляру 2-го рода, когда значения аэродинамического коэффициента подъёмной силы вычисляются в связанной системе координат. На полярах 1-го и 2-го родов может быть указана разметка углов атаки.