Waarom is het, met minder luchtstroom, minder controle-effectiviteit?

5

Ik begrijp het principe van minder luchtstroom, minder controle, maar waarom is dat het geval?

    
reeks nyorkr23 27.08.2017 / 00:34

6 antwoord

2

Omdat traagheidsmomenten niet snel veranderen

Controle effectiviteit houdt in dat de controles een verandering in de balans van momenten tot gevolg hebben, wat resulteert in de gewenste attitudeverandering. Hoe kleiner de controle-afbuiging voor dezelfde verandering in houding, hoe hoger de effectiviteit. Als $ \ ddot {\ Theta} $ de toonhoogteversnelling is, $ ΔF_H $ verandert de kracht op de horizontale staart als gevolg van een besturingsafbuiging, $ x $ de hefboomarm van dat besturingselement rond het zwaartepunt en $ I_y $ de traagheidsmoment rond de laterale as, de formule voor $ \ ddot {\ Theta} $ is: $$ \ ddot {\ Theta} = \ frac {ΔF_H \ cdot x} {I_y} $$

Zowel $ x $ en $ I_y $ zijn gefixeerd, dus alleen $ ΔF_H $ heeft het potentieel om de toonhoogteversnelling te verhogen. $ ΔF_H $ is evenredig met

  • Uitwijkhoek $ \ eta_H $
  • Tail size $ S_H $ (opnieuw gerepareerd)
  • dynamische druk $ q = \ frac {v ^ 2 \ cdot \ rho} {2} $

Een bepaald object zal sneller van houding veranderen wanneer er meer kracht kan worden gecreëerd. Daarom betekent meer snelheid $ v $ meer krachtverandering en een hogere hoekversnelling voor dezelfde afbuiging.

    
antwoord gegeven 27.08.2017 / 12:01
2

Wanneer afgebogen, veroorzaken de bedieningsoppervlakken (rolroeren, lift, roer) een aerodynamisch moment rond het aerodynamische centrum. Een moment heeft een momentarm en moet een lengtereferentie hebben - de aerodynamische momenten worden gedefinieerd met verwijzing naar vleugelafmetingen: vleugelspanning voor rollende en giermomenten, en Mean Aerodynamic Chord voor pitching-momenten. Als we kijken naar het pitching-moment P:

$$ P = C_ {r _ {\ delta e}} \ cdot \ delta_e \ cdot q \ cdot S \ cdot MAC $$

Met:

  • $ C_ {r _ {\ delta e}} $ = liftcoëfficiënt (dimensieloos)
  • $ \ delta_e $ = elevator deflection
  • $ q $ = dynamische druk = $ \ frac {1} {2} \ cdot \ rho \ cdot V ^ 2 $
  • $ A $ = vleugelgebied
  • MAC = Mean Aerodynamic Chord

$ C_ {r _ {\ delta e}} $, A en MAC zijn constanten. Dus: het pitching-moment van het vliegtuig is evenredig met de afbuiging van de lift en met het kwadraat van de luchtsnelheid. Vlieg twee keer zo snel en het pitching-moment van een bepaalde afbuiging van de lift zal vier keer zo hoog zijn.

    
antwoord gegeven 27.08.2017 / 03:45
1

Wat in feite je vliegtuig boven de grond houdt hangt, ondanks de zwaartekracht die het naar de oppervlakte trekt, het feit dat je vliegtuig constant luchtmoleculen naar beneden duwt en trekt; een van de wetten van Newton zegt dat dit een gelijke en tegengestelde (dat wil zeggen stijgende) kracht op je vliegtuig genereert.

Bij rechte en vlakke vlucht is deze kracht het gevolg van de positieve aanvalshoek die de vleugels vormen met de relatieve wind (NIET DE VLUCHTBAAN), die in hoofdzaak luchtmoleculen omlaag drijft: moleculen onder de vleugel worden langs de onderkant van de vleugel afgebogen de vleugel terwijl moleculen boven de vleugel naar beneden worden getrokken langs het bovenoppervlak van de vleugel terwijl deze door hen heen beweegt. Als je langzamer gaat, laat je per tijdseenheid minder luchtmoleculen naar beneden vallen, wat een hogere aanvalshoek vereist om je opgeschort te houden; dit vertaalt zich over het algemeen in meer liftafbuiging die nodig is op het pilotengedeelte, of met andere woorden: uw bedieningselementen zijn minder effectief.

    
antwoord gegeven 27.08.2017 / 19:54
0

Stuurbevoegdheid komt van de grootte van momenten die u kunt genereren, die het gevolg zijn van krachten die op het vlak werken (de lift, de rolroeren of het roer), die het gevolg zijn van drukverschillen, die een vierkant hebben relatie tot snelheid. Als de luchtstroomsnelheid halveert, wordt uw besturingsbevoegdheid ingekort 4. Als de luchtstroomsnelheid verdubbelt, krijgt u 4 keer de besturingsmachtiging, enzovoort.

Hier is verdere uitleg als er iets niet helemaal duidelijk is.

Voor controleautoriteit moet u uw gewenste moment op het vliegtuig kunnen toepassen. Momenten zijn krachten die op enige afstand van je rotatiecentrum werken. Zeg in een vliegtuig dat je het vliegtuig wilt laten rollen. De afbuigende rolroeren creëren een drukverschil tussen de rechter en linker vleugels. Dit komt uiteindelijk omdat verschillende krachten in principe op de rolroeren werken, en dat roll-moment creëren. Dat is gewoon de basis van roll. Nu voor het luchtstroomgedeelte.

Eerst vermeldde ik dat voor rol het drukverschil wordt veroorzaakt door de luchtstroom over de vleugel en het rolroer. De krachten (die waar we ons hier mee bezig houden) worden gecreëerd door de druk op een oppervlak. Onthoud dat drukkrachten krachten over gebieden zijn. Laten we nu kijken naar de druk. De vergelijking voor dynamische druk is $ \ frac {\ rho V ^ 2} {2} $, dat is de dichtheid maal snelheid in het kwadraat boven 2. We zullen aannemen dat onze dichtheid hier niet verandert, dus om de druk te veranderen, hebben we verander de snelheid van de stroom. MAAR, zijn vierkant . Zonder luchtstroom is het duidelijk dat er geen rolmoment wordt gecreëerd omdat de snelheid nul is. Een vliegtuig op de grond zonder luchtstroom boven de vleugel probeert niet te rollen.

Over het algemeen kun je voor het gezag over rollen, stampen en gieren (dat is alles) het gevoel overwegen wanneer je je hand uit het raam steekt in een rijdende auto. Als je de lucht naar beneden afbuigt, wordt je hand omhooggeduwd. In werkelijkheid is het het verschil in druk tussen de boven- en onderkant, als gevolg van stroomsnelheden. Hoe sneller u gaat, hoe meer luchtstroom, hoe groter de drukverschillen die u kunt genereren, vanwege de kwadratische relatie. Hoe langzamer u gaat, eventuele verschillen in de stroomsnelheid kunnen verwaarloosbaar worden, wat betekent dat er geen drukverschil is, en dat er dus geen kracht optreedt.

Laten we bij enkele cijfers zeggen dat de lift bij een hoge snelheid wordt afgebogen. Laten we zeggen dat de stroom over de bovenkant 100 gaat (willekeurige snelheidseenheden), en de stroom eronder 110 wordt. De druk bovenaan is $ \ frac {\ rho} {2} * 100 ^ 2 = \ frac {\ rho} {2} * 10000 $ laat de $ \ frac {\ rho} {2} $ term negeren, en wees je ervan bewust dat dit lineair ons aantal omzet in een druk. dus we hebben 10000 druk iets bovenop, en we hebben 12100 druk iets op de bodem (met dezelfde formule). Dat betekent dat we een net van 2100 druk hebben, iets dat nu omhoog op de staart duwt. Geweldig, de staart heeft voldoende controle-autoriteit om de neus naar beneden te duwen zoals bevolen.

Laten we de snelheden met een factor tien vertragen. De bovenste lucht wordt 10 en de onderkant wordt nu 11. Laat de drukverandering zien in vergelijking met vroeger. De druk op de top zal 100 druk zijn, en op de bodem is dit 121. De resulterende netto druk die op de staart inwerkt is dan 21 drukeenheden, 100 keer minder dan voor , hoewel alleen de snelheden veranderd met een factor tien. nu heb je 100 keer minder kracht op de staart (wat resulteert in een equivalent minder moment) en kun je het veld misschien niet zo veel besturen als je wilt.

    
antwoord gegeven 27.08.2017 / 02:08
0

Regeloppervlakken worden gebruikt om de effectieve wielvlucht van de vleugelschoep die ze regelen te veranderen. Een neerwaarts afgebogen rolroer zou bijvoorbeeld de effectieve welving van een vleugel langs de spanrol van de rolroos vergroten. Een toename van de wielvlucht verhoogt de lift die wordt gegenereerd bij een bepaalde luchtsnelheid over dat deel van de vleugel, waardoor het gewenste rolmoment ontstaat. Het is gedeeltelijk als gevolg van deze verandering in de ontwikkelde lift die een ongunstige gier veroorzaakt, waarbij het roer de bochten moet coördineren.

Bij hogere luchtsnelheden produceert de vleugel meer totale lift en dus beter reagerend op veranderingen in de wielvlucht.

Bovendien reageren regeloppervlakken ook volgens de derde wet van Newton - de rolroeren buigen de passerende luchtstroom af in een andere richting dan parallel aan de vleugelhuid, wat resulteert in een reactiekracht die rol veroorzaakt. Net als bij de verandering van de wielvlucht, wordt dit fenomeen meer uitgesproken bij verhoogde luchtsnelheden en omgekeerd minder uitgesproken bij een vermindering van de luchtstroom.

Een vereenvoudigde uitleg is te vinden op FAA Pilot's Handbook

    
antwoord gegeven 27.08.2017 / 01:24
0

Dit kan worden verklaard door de tweede wet van Newton, $ F = m \ times a $ en derde wet, elke kracht heeft een gelijke kracht in de tegenovergestelde richting.

$ m $ hier is de massa van de luchtstroom, $ a $ is de versnelling die wordt veroorzaakt door de luchtstroom (gezien als de gewijzigde richting van de luchtstroom). Een kracht gelijk aan $ a \ maal m $ wordt uitgeoefend op het besturingsoppervlak. Meer luchtstroom, meer massa, meer kracht.

Om dezelfde reden waarom een vliegtuig in de lucht blijft hangen.

    
antwoord gegeven 30.08.2017 / 17:18