A „lengőhatás” vonatkozik a sárkányrepülőkre vagy bármely repülőgépre?

A repülőgépek gördülési stabilitásának tárgyalásakor az FAA dihedrális és köli hatású bekezdésében, valamint a Miért stabilabbak a magas szárnyú repülőgépek kérdésben merül fel az inga hatás.

Ezt általában úgy írják le, hogy a súlypont középen elmozdul az emelés közepe alól egy magas szárnyú repülőgépen történő gördülés során, ami olyan gördülési momentumot eredményez, amely visszaállítja a szárnyakat egy szintre.

Bármelyik magyarázatában vegye figyelembe a sárkányrepülõ esetét, amely a súlyeltolódástól függ a gördülés és a menetemelkedés irányításához. (Nem szükséges megvitatni a hangmagasságot)

3 válasz 3

A megfelelő megbeszéléshez először meg kell határoznunk, mi az inga. Csak akkor állapítható meg, ha ilyen hatás fennállhat a repülőgépeken.

Alapozzuk a definíciót a Wikipédiára. Ezt mondja

Az inga a forgócsapra felfüggesztett súly, amely szabadon lendülhet.

Talán azt is érdemes jobban megnézni, hogy mi a forgócsap: Egy dolog, amin valami megfordul.

Tehát az inga egy támaszponthoz van rögzítve, amely felfüggesztve tartja és szabadon lendülhet. Az ideális inga teljes tömege a hatalmas bobjában van, ezért a forgás és a súlypont nem ugyanazon a helyen. Ha a súlypont és a forgócsap össze esne, akkor az inga csak foroghatna, de nem lendülhet meg. És ez a lengő mozgás jelenti az ingát.

Most a repülőgépekről: Itt nincs forgás. Minden forgás csak a súlypont körül történhet. Ez egyenértékű az inga hosszúsággal, amely már nem inga. De mi van a sárkányrepülőkkel? Pilothead vázlatának felhasználásával vegyük fontolóra, hogy a hangglider hogyan kezdi el a gördülő mozgást, és hasonlítsuk össze ezt egy vitorlázó repülőgép működésével. A felső két vázlat mindegyike egyenletes egyenes repülést mutat, míg az alsó két vázlat mindkét oldalon jobbra gördülést indít:

Mindkét esetben oldalirányú egyensúlyhiányra van szükség a gördülő pillanat létrehozásához (piros kerek nyíl). Míg a sárkányrepülő pilótája az egész szárnyat oldalra tolja, addig a vitorlázórepülő pilóta a szárnyak között emelési különbséget parancsol csűrők segítségével. Jegyezze fel a függesztõgép jobbra tolását és ezzel együtt az emelés középpontját a bal alsó vázlaton: A súlypont a lendület megõrzése miatt ott marad, ahol a pilóta, míg a pilóta kissé balra tolódik. A vitorlázógép esetében a vízi jármű ilyen oldalirányú elmozdulása nem fordul elő; ehelyett az emelés eloszlása eltolódik az egyensúlyhiány megteremtése érdekében. A hatás ugyanaz: A súly és az emelés közötti oldalirányú elmozdulás gördülési momentumot okoz. A gördülés a súlypont körül történik (a lendület ismét megőrzése miatt), és minden esetben nincs elmozdulás a forgáspont és a súly munkapontja között, mert mindkettő ugyanaz: A súlypont.

A hangglider csak felszínesen különbözik a repülőgéptől, mert az emelés középpontja aktívan eltolódik úgy, hogy a szárnyat oldalirányban elmozdítja a felvonó eloszlásának megváltozása helyett (elhanyagolva a pilóta tömegének hatását az egyes szárnyak kötélzetére), de minden esetben a jármű a súlypontja körül forog. A súlynak nincs karja a súlypont felé, ezért nem lehet ingahatás. Vagy kiel effektus.

Az inga hatás elméletileg a magas szárnyú légáramban van, de a hatás elhanyagolható, mert a tömegközéppont karja olyan rövid az oldalirányú aerodinamikai középponthoz képest. Csakúgy, mint a dihedrális esetében, a hatás működéséhez oldalsó csúszás szükséges, és a tömegközéppontnak az oldalsó csúszó törzs laterális aerodinamikai középpontja alatt kell lennie, hogy a gravitáció és az oldalirányú erő gördülő momentumot hozzon létre.

Legjobb módja elképzelni, ha a végletekig elviszi; képzeljen el egy mereven szerelt súlyt egy szilárd oszlopon, amely 50 méterrel a törzs alatt húzódik. Ha a repülőgép megcsúszik, akkor az oldalcsúszás irányával szemben némi oldalirányú emelőerő keletkezik, amely valahol a törzs középpontjában helyezkedik el, és amelynek tömegközéppontja ennek alatt van a pólus súlya miatt, a tömegközéppont meg akarja kerülj a törzs alá. Normál magas szárnyú repülőgépeken ez a hatás elhanyagolható, ha egyáltalán van.

Nem a parasailagok számára. Az inga hatás biztosítja a parasail minden oldalirányú stabilitását. Ha egy parasailail elkezd oldalra csúszni, akkor a feneke alá akar kerülni, mert a tömegközéppont ott van, ahol van, és az oldalsó aerodinamikai központ fent van a szárnynál. A lengőernyőn az inga hatása olyan erős, hogy képesek megcsúszni a partra, annak ellenére, hogy a csúszást a növekvő emelje meg a szárny belső felét (ez a kísérő húzás teszi a tényleges fordulást). Más szavakkal, az inga hatás felülmúlja a leeresztett hátsó él ellentétes gördülési momentumát.

Magas szárnyú repülőgépeken a konfiguráció fő hatása az aerodinamikai kétdimenziós, amely az oldalsó csúszás által létrehozott differenciálemelés, ahol a szélirányú áramlást a szárny alatt akadályozza, de a T-konfiguráció nem fent, ami növeli az alacsony szárny emelését. A magas szárnyú repülőgépnek elegendő önszintező hatása lehet az aerodinamikai dihedrumból, amely képes megúszni geometriai dihedrum nélkül, és a szárny egyenes, bár a legtöbb tartalmaz valamilyen geometriai dihredert is.

Jó példa erre a CL-215 vízibomba. A szárnyak egyenesek, és a T szárny elhelyezéséből adódóan elegendő kétirányú hatás érhető el a repülőgép küldetésének gördülési stabilitási igényeinek kielégítésére. De amikor a CL-415 típusú turbopropellérre való átalakítás megtörtént, kiderült, hogy a PW123 motorok lapos nacellái blokkoló hatást gyakorolnak a szárny feletti oldalsó áramlásra az oldalsó csúszásban, ami egyenértékű a törzs szárny feletti meghosszabbításával, sokat megölve. az aerodinamikai dihedrális hatás. Bármelyik inga effektus nem volt szignifikáns (ha volt ilyen, akkor a 415 tömegközéppontja alacsonyabb volt a könnyebb motorok miatt, szemben a 215 R2800-asaival).

A CL415 javítása az egyik legnagyobb aerodinamikai sávsegítő eszköz volt, amit valaha láttam, azok a furcsa kis szárnyhegy-kiterjesztések (NEM szárnyak), amelyek csak annyi dihedrális hatást keltenek oldalcsúszásban, hogy helyreállítsák azt, ami elveszett az uszony hozzáadásától. -szerű nacellák.

Az ellenkezőjét látja a magas szárnyú repülőgépekkel, mivel a seprés erősen kétirányú. A T konfiguráció és a sweep kombinációja túl sok dihedrális hatást eredményez. Szóval, szinte minden, szárnyas szárnyú, magas szárnyú repülőgép el van látva anélkül, hogy megszüntesse a felesleget.

Az aerodinamikai elméletben alkalmazott "inga effektus" NEM tartalmaz feltétlenül szabadon lengő súlyt. Talán rossz mondat leírni, amiről beszélünk, de ez általánossá vált. Kicsit félrevezető is, mert ez azt sugallja, hogy maga a gravitáció valamilyen módon közvetlen forgatónyomatékot fejt ki a repülőgépen. Ez valójában nem így van - a gravitáció vagy a súly a CG-re hat, ezért nem gyakorol közvetlen gördülési nyomatékot. Mégis, az alacsony CG-elhelyezkedés stabilizáló gördülési nyomatékhoz vezet, amely nagyban hasonlít a dihedrális, söpörés stb. Által kifejtett gördülési nyomatékhoz. Mindezek a hatások stabilizáló "szélirányú" forgatónyomatékot jelentenek oldalcsúszda jelenlétében. Mindezekről a hatásokról azt mondhatnánk, hogy pozitívabb vagy kevésbé negatív irányba tolják el a repülőgép általános "tényleges dihedrálisát" - az oldalcsúszás és a "széllel" történő forgásnyomaték közötti kapcsolatot.

Gondoljunk csak a szabad repülésű repülőgépekre, amelyek szárnya magasan van a törzs felett. Tekintsünk olyan siklóernyőket, amelyek erős anhedrikus geometriájúak az ívelt szárnyhoz képest, de általában meglehetősen stabilak a tekercsben - amint ezt az ilyen repülőgépeken végzett szándékos és véletlen felhőrepülés számtalan története mutatja, minimális műszerezéssel és mégis elfogadható eredménnyel.

Ne feledje, hogy a siklóernyõs pilótát a szárnyhoz összekötõ több vonal lényegében rögzített támaszként viselkedik az érintett háromszög geometria miatt.

Az "inga-effektus" megértésének kulcsa abban rejlik, hogy megértsük, hogy a kanyar általában tartalmaz néhány oldalcsúszást (nem egyszerű okokból), és hogy egy oldalcsúszás során a repülőgép vonóerejének a repülőgép hossztengelyéhez képest oldalirányú eleme van, és aerodinamikus oldalsó erőt is létrehozunk ("oldalirányú emelés", amely merőleges az emelő- és a vonóerő-vektorokra), amikor a légáramlás a törzs, a függőleges farok stb. oldalára ütközik. Bármely oldalirányú erő, amely a CG felett vagy alatt hat, gördülési nyomatékkal jár.

Egy siklóernyőben ugyanez az anhedrikus szárnygeometria, amelynek a lombkorona vagy a szárny bal és jobb oldali fele közötti támadási szög különbsége miatt oldalsó csúszás során bizonyos mértékű destabilizáló "ellenszél" gördülőnyomatékot kell elősegítenie, szintén nagyszerű kitettséget mutat. nagy felület az oldalirányú áramláshoz, magasan a CG fölött, hozzájárulva a stabilizáló "széllel" gördülő nyomatékhoz - az "inga hatáshoz". Nyilvánvalóan egy siklóernyőben az utóbbi dominál az előbbinél.

A magas szárnyú repülőgépek az "inga hatás" révén fokozott gördülési stabilitást élveznek, bár a törzs és a szárnyak interferenciája révén további "széllel" történő forgatónyomaték is létezik. Ez utóbbi hiányozhat, ha a szárny magasan van a törzs felett, a "napernyő" konfigurációban.

Vitorlázórepülőben a pilóta egy rugalmas hevederről függ, amelyet általában a repülőgép CG közelében kötnek össze. Ilyen esetben az „inga effektus” csak akkor jelentkezik, amikor a pilóta karjaival rögzül a helyén - vagyis amikor az izmait tekercsbevitelre használja. Ha szabadkézi, súlya a CG-re hat, és nincs "inga effektus", annak ellenére, hogy oldalsó csúszás közben teste hajlamos kissé (néhány hüvelykkel) elmozdulni a vezérlőkeret "ellenszél" oldala felé., ugyanúgy, mint egy csúszós labda. Ne feledje, hogy a pilóta hajlandósága egy csúszás közben kissé a vezérlőkeret szélirányú oldalára lendülni, egyszerűen a szárny húzóerejének oldalirányú összetevőjének és a szárny által generált aerodinamikai oldalsó erőnek a tükre - ha ezek nullaak lennének, a pilóta nem hajlamosak elhajlani a vezérlőkeret szélirányú oldala felé, és a csúszó-csúszó labda középen maradna. (Valójában ilyen esetben a szél csúszás közben a vezérlő keret másik oldala - a szélszél felé - fújta a pilótát. A pilóta teste inkább ásító húrként viselkedne, mint csúszós labda ! Ezt nem a gyakorlatban figyeljük meg.)

Ebben a válaszban, kivéve, ha kifejezetten másként nem jelöljük, a "vitorlázórepülőt" a "kihangosító" esetben vesszük figyelembe - vagyis amikor a pilóta nulla izomerőt fejt ki. Ugyanez a dinamika befolyásolja a vezérlő bemeneteket (izomerőt), amelyet a pilótának kifejtenie kell egy adott eredmény (pl. Gördülési sebesség) megszerzéséhez, de ebben a válaszban ezt nem vizsgáljuk meg nagyon mélyen.

Néhány régebbi kivitelnél a pilóta "függesztőpántja" a sárkányrepülőhöz csatlakozott, néhány méterrel a "keelcső" alatt - ebben az esetben a pilóta súlya jócskán a vitorlázó repülőgép CG alatt működött, és így az oldalsó aerodinamikai erők, amelyeket a szárny egy csúszás során valójában hozzájárult a stabilizáló "inga hatáshoz". Ilyen esetben ugyanúgy érvényes a pilótára és a vitorlázógépre külön testként tekinteni, és figyelembe venni a pilóta akasztószalagjának oldalra húzása által a vitorlázórepülőre adott gördülési nyomatékot, vagy a siklót és a pilótát egy rendszerként tekinteni (a a pilóta tömege, amelyet a "függesztõ heveder" csatlakozásához a vitorlázógéphez kell csatlakoztatni), és vegye figyelembe az egész rendszer CG fölé ható oldalirányú aerodinamikai erõk által létrehozott forgatónyomatékot.

Számos modern sárkányrepülőnél a pilóta "függesztőpántja" valójában a siklóhoz csatlakozik a királyoszlopon felfelé vagy az oszlop nélküli vitorlázógépen egy kis csonkhoz, amely több hüvelyknyire ragad a gerinccső felett. Ebben az esetben a pilóta súlya a vitorlázó repülőgép CG fölött hat, így a csúszásban lévő oldalsó aerodinamikai erők és a pilóta tömege közötti kölcsönhatás destabilizáló "ellenszél" gördülési nyomatékot eredményez - "ingaellenes" hatást. . Ez a manőverezhetőség növelése érdekében történik. A sárkányrepülők jelentős oldalcsúszást tapasztalnak a gördülés közbeni hátrányos ásítás miatt, ezért a túlzott "hatékony dihedrális" - amely túlzott "szélirányú" forgatónyomatékot eredményez oldalsó csúszás jelenlétében - nagyon nem kívánatos, és nagymértékben korlátozza az elérhető gördülési sebességet.

Ne feledje, hogy a sirály alakú szárny, amelyet sok függő vitorlázórepülőnél látunk - különösen a hátsó szélre nézve - két szárú geometriával járul hozzá a szárny belső részéhez, és egy anhedrikus geometriához a szárny külső részéhez. Még akkor is, ha a tiszta kétdimenziós effektus nettó eredménye nulla - ez lehet vagy nem - ez a fajta kialakítás megnöveli az oldalsó légáramlásnak kitett felület teljes mennyiségét egy oldalsó csúszás során. Tehát az oldalirányú aerodinamikai erőösszetevő egy csúszás során nagyobb lesz egy ilyen kialakításnál, mint egy teljesen lapos szárnynál. Ezt valószínűleg a más okokból kialakult szárny alakjának nem szándékos következményeként lehet leírni. Néhány régebbi motoros vitorlázó repülőgépen, amelyeknél sokkal több vitorla "gomolygott" - több "ível" a hátsó szélig -, mint a mai tervek, a pilóta valószínűleg sokkal nagyobb tendenciát tapasztalt "zuhanni" az alacsony vagy az "ellenszél" felé. a vezérlőkeret oldalsó csúszás közben, a légáramlásnak kitett megnövekedett oldalterület miatt.

Amint azt fentebb megjegyeztük, a dőlésszög, a kanyarodás és a csúszás kapcsolata összetett. Részben az a megnövekedett vonóerő hajtja, amelyet a szélső szárny csúcsa tapasztal a forduló repülés során, a nagyobb sebessége miatt. Tévhit, ha azt gondoljuk, hogy a banki ügyintézés automatikusan csúszást generál, csak azért, mert a súlynak most egy oldalirányú eleme van a repülőgép referenciakeretében. Az is téves elképzelés, hogy azt gondoljuk, hogy a banki ügyintézés automatikusan csúszást generál, egyszerűen azért, mert az emelő vektor most a földhöz képest megdőlt, és a szárny emelő vektorának van egy vízszintes eleme - ez igaz minden görbült kanyarban, csúszik vagy sem. Néha az ásítási rotációs tehetetlenség jelentős, bár átmeneti szerepet játszhat az oldalcsúszás kiváltásában. A tényleges repülés során számos repülőgépben (beleértve a sárkányrepülőket is) megfigyelhetjük, hogy a csúszást elsöprően a gördülési sebesség, és sokkal kisebb mértékben az ásási sebesség hajtja. Az egyik példa arra az esetre, amikor gyakran jelentős oldalcsúszást láthatunk gördülési sebesség nélkül, az, amikor egy szélvédő tetején haladunk át, 90 fokos dőlésszöggel, kormánylapát nélkül. Annak teljes körű feltárása, hogy pontosan milyen manőverek fognak oldalsó csúszással járni, milyen mértékben és miért, messze meghaladja a válasz kereteit.