Ist es möglich, einen geraden und horizontalen Flug mit hoher Geschwindigkeit zu fliegen?

Ja, mit guten Motoren und geringem Luftwiderstand können Sie bei wirklich hohen Geschwindigkeiten geradeaus und waagerecht fliegen.

Was ist mit der AAO? Es wird kleiner, aber nur bis zu einer bestimmten Grenze. Im Horizontalflug ist das Gewicht des Flugzeugs gleich dem aerodynamischen Auftrieb:

$$W = L =C_L\cdot\frac{\rho}{2}V^2\cdot S$$

Der Auftriebsbeiwert hängt von der AOA ab ($\alpha$):

$$C_L=C_{L0}+C_{L\alpha}\cdot \alpha$$

Deshalb,

$$\alpha = \frac{1}{C_{L\alpha}}\left(\frac{2W}{\rho V^2 S}-C_{L0}\right)$$

Für sehr hohe Geschwindigkeiten wird der erste Term der Klammer nahe Null, so dass die gewünschte AOA-Einstellung erreicht wird

$$\alpha_{V\rightarrow\infty} = -\frac{C_{L0}}{C_{L\alpha}}$$

Dieses AOA ist für die meisten Flugzeuge tatsächlich negativ. Wenn Ihr AOA kleiner wird, können Sie keinen Horizontalflug mehr aufrechterhalten.

Das folgende Diagramm zeigt die AOA, die für einen geraden und waagerechten Flug auf einer Cessna 172 benötigt wird, und vergleicht die beiden Terme in der Klammer der Gleichung für$\alpha$(zur besseren Lesbarkeit mit 10 multipliziert). Sie müssten viel schneller fliegen als$V_{NE}$um den ersten Term deutlich kleiner als den zweiten zu bekommen.

Quelle: eigene Arbeit mit Daten aus Wikipedia und Polar .

Um mit der Rumpfebene mit Höchstgeschwindigkeit zu fliegen, müssen Sie die richtige Höhe auswählen.

Betrachten Sie das folgende Bild: Es zeigt eine Northrop B-2 (Vordergrund), eine Rockwell B-1 (Mittelebene) und eine Boeing B-52 (Hintergrund), die in mäßiger Höhe in Formation fliegen. Die Rumpflage ist bei allen erheblich unterschiedlich.

_{Northrop B-2 (Vordergrund), Rockwell B-1B (Mittelebene) und Boeing B-52 (Hintergrund) im Formationsflug ( Bildquelle )}

Warum der Unterschied in der Rumpflage?

• Der B-2 ist für das Cruisen auf mittlerem Niveau konzipiert und hat eine ziemlich hohe Streckung, was sich in einer anständigen Steigung der Auftriebskurve niederschlägt. Hier fliegt er nahe an seinem Auslegungspunkt und sieht ungefähr waagerecht aus. Eine hohe Neigung der Auftriebskurve bedeutet, dass kleine Winkeländerungen ausreichen, um den Auftrieb für Situationen außerhalb des Designs zu korrigieren.
• Die B-1A wurde zuerst für den Überschallflug entwickelt und wurde für die Unterschall-Low-Level-Durchdringung in der B-1B modifiziert. Hier fliegt es in weniger dichter Luft und langsamer als sein Designpunkt, und Sie können sehen, dass es die Nase oben halten muss. Dies wird durch den hohen Schwenkwinkel und das niedrige Seitenverhältnis mit nach hinten gefalteten Flügeln verstärkt, was zu einer geringen Neigung der Auftriebskurve führt, sodass eine relativ große Winkeländerung erforderlich ist, um langsamer und höher als vorgesehen zu fliegen.
• Die B-52 wiederum wurde für sehr hohe Unterschallflüge entwickelt, daher fliegt sie hier in viel dichterer Luft, was erfordert, dass sie mit einer negativen Rumpflage fliegt, um den Auftrieb zu begrenzen.

Jeder der drei fliegt mit dem Rumpf ungefähr auf gleicher Höhe in seinem Designpunkt. Dies kann für jedes Flugzeug verallgemeinert werden: Alles, was benötigt wird, um mit einer horizontalen Fluglage schnell zu fliegen, ist, die Flughöhe auf etwas in der Nähe des Auslegungspunkts einzustellen.