Stosunek próby - Fineness ratio
W marynarki architektury i inżynierii kosmicznej The wskaźnik rozdrobnienia jest stosunek długości ciała do jego szerokości maksymalnej. Kształty, które są krótkie i szerokie, mają niski stopień rozdrobnienia, te, które są długie i wąskie, mają wysoki stopień rozdrobnienia. Samoloty, które spędzają czas z prędkością ponaddźwiękową , np. Concorde , mają generalnie wysokie współczynniki rozdrobnienia.
Przy prędkościach poniżej wartości krytycznej jedną z podstawowych form oporu jest tarcie powierzchniowe . Jak sama nazwa wskazuje, jest to opór spowodowany interakcją przepływu powietrza z poszyciem samolotu. Aby zminimalizować ten opór, samolot powinien być zaprojektowany tak, aby zminimalizować odsłoniętą powierzchnię skóry lub „zwilżoną powierzchnię”. Jednym z rozwiązań tego problemu jest skonstruowanie kadłuba w kształcie jajka, na przykład takiego, jaki zastosowano w domowej konstrukcji Questair Venture .
Teoretyczne idealne współczynniki rozdrobnienia w poddźwiękowych kadłubach samolotów zwykle wynoszą około 6:1, jednak może to być zagrożone innymi względami konstrukcyjnymi, takimi jak wymagania dotyczące miejsca siedzącego lub wielkości ładunku. Ponieważ kadłub o wyższej precyzji może mieć zmniejszoną powierzchnię ogona, ten idealny stosunek można praktycznie zwiększyć do 8:1.
Jednak większość samolotów ma współczynniki rozdrobnienia znacznie większe niż ten. Jest to często spowodowane konkurującą potrzebą umieszczenia powierzchni sterowych ogona na końcu dłuższego ramienia momentu, aby zwiększyć ich skuteczność. Zmniejszenie długości kadłuba wymagałoby większych kontroli, co zrównoważyłoby oszczędności oporu wynikające z zastosowania idealnego współczynnika rozdrobnienia. Przykładem wysokowydajnej konstrukcji z niedoskonałym stopniem rozdrobnienia jest Lancair . W innych przypadkach projektant jest zmuszony do zastosowania nieidealnego projektu ze względu na czynniki zewnętrzne, takie jak układ siedzeń lub rozmiary palet ładunkowych. Współczesne samoloty często mają współczynniki rozdrobnienia znacznie wyższe niż idealne, co jest efektem ubocznym ich cylindrycznego przekroju, który został dobrany pod kątem wytrzymałości, a także zapewnia pojedynczą szerokość, aby uprościć układ siedzeń i obsługę ładunków lotniczych .
Gdy samolot zbliża się do prędkości dźwięku , na obszarach o większej krzywiźnie powstają fale uderzeniowe . Te fale uderzeniowe wypromieniowują energię, którą muszą dostarczyć silniki, energię, która nie jest wykorzystywana do przyspieszania samolotu. Wydaje się, że jest to nowa forma oporu – określana jako opór fali – który osiąga szczyt około trzykrotności oporu przy prędkościach nawet nieco poniżej krytycznego Macha . Aby zminimalizować opór fal, krzywizna samolotu powinna być ograniczona do minimum, co implikuje znacznie wyższe współczynniki rozdrobnienia. To dlatego szybkie samoloty mają długie, spiczaste nosy i ogony oraz zadaszenia kokpitu, które są równo z linią kadłuba.
Mówiąc bardziej technicznie, najlepszą możliwą wydajność dla projektu naddźwiękowego charakteryzują dwa „doskonałe kształty”, korpus Sears-Haack, który jest zaostrzony na obu końcach, lub ostrołuk von Kármána , który ma tępy ogon. Przykładami tej ostatniej konstrukcji są Concorde , F-104 Starfighter i XB-70 Valkyrie , chociaż do pewnego stopnia praktycznie każdy powojenny samolot przechwytujący posiadał taką konstrukcję. Projektanci pocisków są jeszcze mniej zainteresowani osiągami przy niskich prędkościach, a pociski generalnie mają wyższe współczynniki rozdrobnienia niż większość samolotów.
Wprowadzenie samolotów o wyższych rozdrobnieniach wprowadziło również nową formę niestabilności, sprzężenia bezwładnościowego . Gdy silniki i kokpit oddaliły się od środka masy samolotu , bezwładność tych mas rosła, aby móc przezwyciężyć siłę powierzchni aerodynamicznych. Do zwalczania tego efektu stosuje się różne metody, w tym przewymiarowane elementy sterujące i systemy zwiększania stabilności .