Wenn der Schwerpunkt eines Flugzeugs zu weit hinten liegt, wird es instabiler
Wenn der Schwerpunkt zu weit vorne liegt, erhöht sich der Luftwiderstand aufgrund des erhöhten Anstellwinkels.
Aber was sind die Vorteile des Betriebs mit dem Schwerpunkt nahe der hinteren oder vorderen Schwerpunktgrenzen? In welchen Situationen würde man sich dafür entscheiden?
Ein Schwerpunkt in der Nähe des Hecks reduziert den Luftwiderstand, indem er den erforderlichen Abtrieb reduziert, der (normalerweise) vom Höhenleitwerk bereitgestellt werden muss .
Dies ist auch ein Punkt für das Wettkampfsegeln (meistens haben Sie Wasserballast im Seitenleitwerk, um diese Fettpölsterchen zu kompensieren). Kunstflugsegler verfügen manchmal über einen hinteren Bleiballast, um Manöver wie Tailspins zu ermöglichen, die mit einem vorderen Schwerpunkt nicht möglich sind.
Hintere CGs haben eine reduzierte Stabilität, was ein ernsthaftes Problem für die Flugsicherheit sein kann (z. B. im Falle von nicht behebbaren Trudeln ).
Einige Kampfflugzeuge verfügen über eine inhärent instabile Aerodynamik (siehe Super-Manövrierfähigkeit ), die eine große Wendigkeit bieten (z. B. Wendegeschwindigkeiten), aber ständigen Input von einem Flugsteuerungssystem benötigen (und wehe, wenn das versagt , z. B. über Pilot Induced Oscillation ).
Ein nach vorne gerichteter Schwerpunkt führt zu einer größeren Flugstabilität und einer verringerten Gefahr eines plötzlichen Abwürgens, aber auch zu einem erhöhten Luftwiderstand (aufgrund des erhöhten Abtriebs, der vom Höhenleitwerk erforderlich ist). Im Extremfall kann dies auch die Manövrierfähigkeit einschränken und zu einer Pfannkuchenlandung führen (das Höhenleitwerk kann nur so viel Auftrieb/Abtrieb erzeugen, bevor es selbst ins Stocken gerät, an diesem Punkt hält es Ihre Nase nicht mehr hoch).
Der Hauptvorteil des Betriebs mit einem hinteren Schwerpunkt besteht, wie bereits erwähnt, darin, dass der Luftwiderstand messbar reduziert werden kann. Dies geschieht, weil weniger Heckkraft erforderlich ist, um einen Horizontalflug in einer gegebenen Konfiguration aufrechtzuerhalten. Infolgedessen können Sie im Vergleich zu einem Vorwärts-CG weniger Kraftstoff verbrauchen, um die gleiche Geschwindigkeit beizubehalten (oder Ihre Geschwindigkeit erhöhen, ohne dass zusätzlicher Kraftstoff verbraucht wird).
Solange Sie sicherstellen, dass Sie innerhalb des CG-Bereichs Ihres Flugzeugs bleiben, können Sie dies testen, indem Sie einen Passagier während des Flugs seinen Sitz nach hinten verschieben lassen.
Natürlich gibt es einige Sicherheitsbedenken. Die Antwort von @yankeekilo deckt dies gründlich ab, aber wenn nichts anderes, sollte wiederholt werden, dass ein achterer CG von Natur aus weniger stabil ist.
Ein vorderer CG macht die Erholung von Strömungsabrissen viel einfacher und kann in einigen Fällen das Erreichen von Strömungsabrissen viel schwieriger machen, da sich der Momentarm des Schwerpunkts Ihres Flugzeugs ändert. Diese Änderung kann dazu führen, dass das Höhenleitwerk während des langsamen Fluges nicht genügend Input hat, weshalb Sie möglicherweise gar nicht erst zum Stall kommen; Es macht auch Landungen gefährlich, da möglicherweise nicht genügend Steuerreichweite zum Abfackeln vorhanden ist. Wenn dies passiert, werden Sie das Flugzeug mit einer Schubkarre oder einem Tümmler karren .
Nun, das war's!
Beachten Sie, dass eine Verschiebung des Schwerpunkts weiter nach hinten hinter die neutrale Position das Flugzeug statisch instabil macht und den Trimmwiderstand erneut erhöht, da das Heck jetzt mit ungewöhnlich hohen Auftriebskoeffizienten arbeitet, die mit einem hohen induzierten Widerstand einhergehen.
Die typische Anwendung für Vorwärts-CG-Positionen ist ein manuell gesteuertes Langstreckenflugzeug, das bei böigem Wetter fliegt. Dann ist eine hohe Stabilität von Vorteil.
Die typischen Anwendungen für hintere Schwerpunktpositionen sind leistungs- oder manövrierfähigkeitsoptimierte Flugzeuge wie Segelflugzeuge oder Kunstflugzeuge.
Frottee