Lentokone
Työntövoima, eteenpäin suuntautuva voima, vastustaa vetämistä, kun nosto on vastakkain painoon. Työntövoima saavutetaan kiihdyttämällä ympäröivän ilman massa lentokoneen nopeutta suurempaan nopeuteen; samanlainen ja vastakkainen reaktio on, että lentokone liikkuu eteenpäin. Edestakaisin liikennöivissä tai potkuriturbiinikäyttöisissä lentokoneissa työntövoima johtuu potkurin pyörimisen aiheuttamasta työntövoimasta pakokaasun aikaansaaman jäännösvoiman kanssa. Suihkumoottorissa työntövoima syntyy turbiinin puristusilman pyörivien siipien propulsiovoimasta, jota laajennetaan sitten syötetyn polttoaineen palamisen avulla ja poistetaan moottorista. Rakettikäyttöisessä lentokoneessa työntövoima johtuu raketin ponneaineen palamiseen kohdistuvasta tasavertaisesta ja päinvastaisesta reaktiosta. Purjelentokoneessa mekaanisilla, orografisilla tai lämpötekniikoilla saavutettu korkeus muunnetaan nopeudeksi painovoiman avulla.
Työntövoiman jatkuva vastustaminen on vastusta, jolla on kaksi elementtiä. Parasiittiveto on se, joka johtuu muodon kestävyydestä (muodon vuoksi), ihon kitkasta, häiriöistä ja kaikista muista elementeistä, jotka eivät vaikuta nostamiseen; indusoitu vastus on se, joka syntyy hissin syntymisen seurauksena.
Loinen vastus nousee ilman nopeuden kasvaessa. Useimpien lentojen kohdalla on toivottavaa, että kaikki vastukset pienennetään minimiin, ja tästä syystä huomiota kiinnitetään lentokoneen muodon virtaviivaistamiseen eliminoimalla mahdollisimman paljon vetoa aiheuttavaa rakennetta (esim. Sulkemalla ohjaamo katolla laskutelineen vetäminen sisään käyttämällä upotettua niittausta sekä maalaus- ja kiillotuspintoja). Joitakin vähemmän ilmeisiä vetovoiman elementtejä ovat rungon ja siipien, moottorin ja empennage-pintojen suhteellinen sijoitus ja pinta-ala; siipien ja hännän pintojen leikkauspiste; ilman tahaton vuoto rakenteen läpi; ylimääräisen ilman käyttö jäähdytykseen; ja yksittäisten muotojen käyttö, jotka aiheuttavat paikallisen ilmavirtaerotuksen.
Indusoidun vastuksen aiheuttaa alaspäin taipuva ilman se osa, joka ei ole pystysuora lentorataan nähden, mutta on kallistettu siitä hieman taaksepäin. Kun hyökkäyskulma kasvaa, niin vetää; kriittisessä vaiheessa hyökkäyskulma voi tulla niin suureksi, että ilmavirta rikkoutuu siiven yläpinnan yli, ja hissi menetetään samalla kun vastus kasvaa. Tätä kriittistä tilaa kutsutaan pysähtymiseksi.
Siipitason muoto vaikuttaa eri tavoin nostoon, vetämiseen ja pysähtymiseen. Esimerkiksi elliptisellä siivellä, jota käytettiin esimerkiksi toisen maailmansodan Supermarine Spitfire -hävittäjässä, vaikka se on ihanteellinen aerodynaamisesti äänenvoimakkuuden alaisessa lentokoneessa, on epätoivottavampi pysähtymismalli kuin yksinkertainen suorakulmainen siipi.
Yliäänentoiston aerodynamiikka on monimutkaista. Ilma on kokoonpuristuvaa, ja nopeuksien ja korkeuksien kasvaessa lentokoneen yli virtaavan ilman nopeus alkaa ylittää lentokoneen nopeuden ilman läpi. Nopeus, jolla tämä kokoonpuristuvuus vaikuttaa lentokoneeseen, ilmaistaan suhteena lentokoneen nopeuteen äänen nopeus, jota kutsutaan Mach-numeroksi, itävaltalaisen fyysikon Ernst Machin kunniaksi. Lentokoneen kriittinen Mach-luku on määritelty h jossakin lentokoneen kohdassa ilmavirta on saavuttanut äänen nopeuden.
Mach-numeroilla, jotka ylittävät kriittisen Mach-luvun (ts. nopeuksilla, joilla ilmavirta ylittää äänen nopeuden paikallisissa pisteissä) rungossa), siipiin ja runkoon vaikuttavissa voimissa, paineissa ja momenteissa on merkittäviä muutoksia, jotka aiheutuvat iskuaaltojen muodostumisesta. Yksi tärkeimmistä vaikutuksista on erittäin suuri vetovoiman kasvu ja hissin väheneminen. Alun perin suunnittelijat pyrkivät saavuttamaan korkeammat kriittiset Mach-luvut suunnittelemalla lentokoneita, joissa oli hyvin ohuet kantolohkot siiven ja vaakasuorille pinnoille, ja varmistamalla, että rungon hienoussuhde (pituus ja halkaisija) oli mahdollisimman korkea. Siipien paksuussuhteet (siiven paksuus jaettuna sen leveydellä) olivat noin 14-18 prosenttia tyypillisillä lentokoneilla vuosina 1940–45; myöhemmissä suihkukoneissa suhde aleni alle 5 prosenttiin. Nämä tekniikat viivästyttivät paikallisen ilmavirran saavuttamista Mach 1: een.0, mikä sallii lentokoneelle hieman korkeammat kriittiset Mach-luvut. Riippumattomat tutkimukset Saksassa ja Yhdysvalloissa osoittivat, että kriittisen Machin saavuttaminen voi viivästyä edelleen pyyhkimällä siivet takaisin. Siipipyyhkäisy oli erittäin tärkeä Saksan toisen maailmansodan Messerschmitt Me 262: n, ensimmäisen operatiivisen suihkuhävittäjän, ja sodanjälkeisten hävittäjien, kuten Pohjois-Amerikan F-86 Sabren ja Neuvostoliiton MiG-15: n, kehittämiselle. Nämä hävittäjät toimivat suurilla äänenvoimakkuuksilla, mutta kilpailun paineet kehitykseen edellyttivät lentokoneita, jotka voisivat toimia trans- ja yliäänenopeuksilla. Jälkipolttimella varustettujen suihkumoottorien teho teki nämä nopeudet teknisesti mahdolliseksi, mutta suunnittelijoita haittasi edelleen valtavan voiman nousu transonic-alueella. Ratkaisuun sisältyi tilavuuden lisääminen rungoon siiven edessä ja takana ja sen pienentäminen siiven ja hännän lähellä, jotta saataisiin aikaan poikkileikkausalue, joka lähinnä oli lähinnä ihanteellista aluetta transonisen vastuksen rajoittamiseksi. Tämän säännön varhainen soveltaminen johti ”ampiaisen vyötärön” ulkonäköön, kuten Convair F-102: n ulkonäkö. Myöhemmissä suihkukoneissa tämän säännön soveltaminen ei ole yhtä ilmeistä lentokoneen suunnitelmassa.