升力系数

升力係數

原圖片取自：NASA Glenn Research Center, Learning Technology Project

升力係數是一個空氣動力學家用來模擬所有關於物體外形、氣流夾角，以及一些氣流狀態等等對升力造成影響的複雜相關因素的數字。下面我們藉由其他變數來表示升力係數的公式僅將升力公式重新整理得到的。升力係數Cl等於升力L除以下面這一項：密度r乘以速度平方的一半乘以翼面積A。

Cl = L / (A * .5 * r * V^2)

密度的一半乘以速度的平方這個量值稱為動壓q。因此：

Cl = L / (q * A)

那麼升力係屬表示的就是升力與動壓產生的升力乘以面積的比值。

這裡有個方法可以決定出升力係數的值。在一個可控制的環境〈如風洞〉裡，我們可以決定速度，密度，以及面積並測量產生的升力大小。藉由運算，我們可以先求得一個升力係數數值。再藉由升力公式，我們就可以得知在不同的速度，密度(高度)，以及面積等狀態

下的升力大小。

升力係數包含了物體外形對升力產生的複雜影響。對於立體空間的機翼，翼端附近產生的下洗流會減小機翼整體的升力係數。升力係數也包含了空氣黏性與可壓縮性的影響。要能夠讓升力係數在正確的情況下使用，我們必須確保我們測量值與預測值兩種狀況下，其空氣黏性與可壓縮性的情況是一樣的。否則預測出來的升力值就會不精確。

對於非常低速的氣流〈時速小於200英里〉，空氣可壓縮性的影響可以忽略。在較高的速度時，兩種狀況的馬赫數要一致就顯的重要許多。馬赫數是速度與音速之間的比值。因此，如果將在低速(如時速200英里)下測量到的升力係數應用在兩倍音速(接近時速1400英里，也就是2.0馬赫)的情形，當然是完全不對的。空氣的可壓縮性將使得這兩種情況下的物理特性有重大的改變。

同樣地，我們必須讓空氣黏性的效應也一致，但這非常的困難。討論黏性上一個需要一致的重要參數就是雷諾數。雷諾數是慣性力與黏力之間的比值。如果實驗時的雷諾數與飛行時的雷諾數這兩者很接近，那麼我們適當地模擬了黏性相對於慣性力產生的效應。如果這兩者差的很遠，我們就沒有正確的模擬真實情況的物理情形，並且無法得出正確的升力數據。