Kann eine Fassrolle wirklich mit konstant 1G ausgeführt werden?

Ich sehe dies von Zeit zu Zeit, zum Beispiel in einer Antwort auf Können große Flugzeuge Kunstflug wie Loopings machen?

Eine Fassrolle ist eine Sache; sie können mit einem konstanten Lastfaktor von 1 G durchgeführt werden (ausreichende Steuerhoheit vorausgesetzt).

Bei einer richtig ausgeführten Fassrolle gibt es jedoch meines Erachtens keinen Punkt in der Flugbahn, an dem die vertikale Geschwindigkeit konstant ist. Insbesondere der Einstieg und der Ausstieg aus dem Manöver erfordern Übergänge von ebenen zu ansteigenden bzw. von absteigenden zu ebenen Trajektorien. Zumindest in diesen beiden Fällen sehe ich nicht, wie ein Lastfaktor größer als 1 vermieden werden kann.

Dieser IAC-Leitfaden gibt ein Maximum im Bereich von 2,5 bis 3 (und ein Minimum von etwa 0,5) an, obwohl dies wahrscheinlich kein machbarer Mindestwert sein soll.

+1 für das Nachdenken beim Lesen und darauf aufmerksam zu machen.
Obligatorisches Eistee-Video von Bob Hoover: youtube.com/watch?v=V9pvG_ZSnCc
Wenn sich die Nase unter dem Horizont befindet und steigt, muss die G-Last natürlich größer als eins sein. Aber es muss nicht viel größer als eins sein.
@CharlesBretana Ich denke, Sie haben einen Punkt, obwohl es auch das Problem gibt, 1G beizubehalten, während es invertiert ist, aber dennoch die Achse des gesamten Manövers horizontal hält. Vielleicht würde ein birnenförmiger (oben schmaler) Lauf das zulassen, und in dem Video von Tex Johnston, der die Boeing-80 rollt, scheint das das zu sein, was er tut, obwohl es schwer zu sagen ist, ob die Kamera schwenkt.
@sdenham, eigentlich habe ich mich in meinem früheren Kommentar leicht vertan, Sie können den Ausdruck ""Nase befindet sich unter dem Horizont" jederzeit entfernen, wenn die Nase steigt (oder um ganz genau zu sein, wenn der Flugbahnwinkel zunimmt), die Vertikale Die Auftriebskomponente muss größer als das Flugzeuggewicht sein, was unmöglich ist, wenn G des Flugzeugs kleiner oder gleich eins ist. F = ma, und wenn der Flugbahnwinkel zunimmt, nimmt die Vertikalgeschwindigkeit zu, sodass die Vertikalbeschleunigung positiv ist. Beschleunigung ohne Kraft ist nicht möglich, daher muss die vertikale Gesamtkraft positiv sein, dh größer als das Flugzeuggewicht.

Antworten (4)

Sie haben völlig Recht, ein Belastungsfaktor von größer als 1 ist bei einer richtigen Fassrolle nicht zu vermeiden. Der Barrel-Teil seines Namens stammt von dem Spiralpfad, den das Flugzeug ausführen muss, um eine Zentrifugalbeschleunigung hinzuzufügen, die größer als die Gravitationsbeschleunigung am oberen Rand der Rolle ist. Dies ist die Bedingung, um während des gesamten Rollens einen noch positiven Normallastfaktor im Bezugssystem des Flugzeugs zu gewährleisten. Daher muss die normale Beschleunigung am unteren Ende der Rolle größer als 2 g sein.

Ich habe mir erlaubt, die falsche Antwort zu bearbeiten. Angesichts der Tatsache, dass es zu diesem Zeitpunkt 14 positive Stimmen erhalten hat, sollte es allen hier eine Lektion erteilen, wie sehr man sich auf die Anzahl der Stimmen verlassen muss, um die Richtigkeit einer Antwort zu beurteilen ;-).

Wie ich sehe, haben Sie meinen Fehler, einem dimensionslosen Verhältnis eine Einheit zuzuordnen, nicht wiederholt.
Sie sagen "richtige" Fassrolle. Na dann, wie wäre es mit unsachgemäß? Dh alle Zentrifugalkräfte durch angemessene Beschleunigung entgegenwirken (oder verstärken, wenn sie über Kopf sind), wodurch effektiv (glaube ich) eine ziemlich spiralförmige, gekrümmte Flugbahn erzeugt wird. Oder zählt das nicht dazu?
@PeterA.Schneider: Vielleicht im Gegensatz zu einer einfachen Rolle, auch bekannt als Querruderrolle . Dieser Wikipedia-Artikel enthält ein Diagramm, in dem verschiedene Arten von Brötchen verglichen werden. Dank des Memes „do a barrel roll“ von Starfox wissen viele Leute nicht, was eine echte Fassrolle ist. In den Starfox-Spielen können Sie nur eine Querruderrolle ausführen , obwohl das Spiel es Fassrolle nennt, und das Meme wird auf jede Art von Drehung angewendet, die natürlich meistens keine Fassrolle sind.

Wenn Sie dies tun, würde es schlampig aussehen, da die Idee einer Fassrolle darin besteht, dass sich das Flugzeug mit einem konstanten Radius um einen Punkt von einem der Flügel dreht und eine spiralförmige oder spiralförmige Flugbahn erzeugt. Der aufgerichtete Teil des Manövers würde einen Belastungsfaktor von etwa 2 g erfordern, um korrekt ausgeführt zu werden, der umgekehrte Abschnitt reduziert sich auf etwa 1 g.

Die Behauptung ist theoretisch richtig (abgesehen von einigen mathematischen Spitzfindigkeiten), aber in der Praxis falsch. Die mathematisch fundierte Version der Behauptung lautet:

Eine Tonnenrolle kann mit einem konstanten Lastfaktor von 1 + ϵ durchgeführt werden, wobei ϵ eine beliebig kleine Zahl größer als Null ist.

Zur einfacheren Analyse können wir eine Fassrolle auf eine Erholung von einem Tauchgang reduzieren:

  1. Starten Sie im geraden und waagerechten Flug. Verwenden Sie den Aufzug, um jederzeit einen Lastfaktor von eins aufrechtzuerhalten.

  2. Drücken Sie den Steuerknüppel hart nach vorne und führen Sie eine Querruderrolle aus, während Sie einen Lastfaktor von eins beibehalten.

  3. Während des Rollens ist die vertikale Komponente des Auftriebsvektors kleiner als die Schwerkraft (manchmal sogar negativ). Das Flugzeug beginnt unweigerlich zu sinken.

  4. Sobald Sie Ihre Flügel wieder in die waagerechte Haltung gebracht haben, befinden Sie sich in einem Sturzflug und behalten immer noch einen Belastungsfaktor von eins bei.

  5. Erholen Sie sich vom Tauchgang.

Zwei Methoden, um die erforderliche Beschleunigung zu reduzieren, werden sofort offensichtlich:

  • Erholen Sie sich langsam und verwenden Sie einen Lastfaktor, der nur geringfügig größer als Eins ist. In der Praxis muss die Wiederherstellung abgeschlossen sein, bevor das Flugzeug zu schnell wird oder auf den Boden auftrifft, was beides ziemlich schnell geschieht.

  • Führen Sie die Querruderrolle schnell aus, um die Zeit in einer nicht waagerechten Fluglage zu minimieren. Je weniger Zeit Sie in der Rolle verbringen, desto langsamer wird der resultierende Abstieg sein. Wenn Sie die Rolle in Nullzeit ausführen können, gibt es keinen Sprung, von dem Sie sich erholen müssen. In der Praxis ist die Rollrate des Flugzeugs begrenzt.

Ich denke, Sie haben ein gutes Argument für die Machbarkeit einer Art Rollmanöver bei einem Lastfaktor nahe 1 vorgebracht. Ich bin mir nicht sicher, ob es als Barrel Roll bezeichnet werden könnte, zumindest nach der IAC-Definition . Vielleicht wohl a degenerierte Form einer Fassrolle im Limit, wenn der Fassradius gegen Null geht und die Rollrate gegen unendlich geht, aber warum nicht eine Querruderrolle nennen?
@sdenham - Eine degenerierte Fassrolle kann entweder wie eine Schleife (mit leichtem seitlichem Versatz) oder wie eine Querruderrolle (mit leichtem Korkenzieher) aussehen, ist jedoch nicht mit diesen identisch, da die momentanen Beschleunigungen und Rollraten unterschiedlich sind. Nichtsdestotrotz ist der Schlüssel zu einer echten Barrel-Rolle mit niedrigem g, sie sehr ähnlich wie eine Querruderrolle und nicht wie ein Looping auszuführen.

In einem klassischen Moment der Verkehrsflugzeuggeschichte rollte Tex Johnson die Boeing Dash 80 (den 707-Prototyp) über eine Menge potenzieller Kunden. Nicht einmal, sondern zweimal. Und dies war der erste Flug der Dash 80 vor der Öffentlichkeit.

Johnson berichtete, dass er das Flugzeug während des gesamten Manövers bei 1 g hielt und es somit keinen unerwarteten Belastungen aussetzte. Es stimmt, dass es wahrscheinlich keine konkurrenzfähige Kunstflugqualität war ...

aber getreu Johnsons Absicht ("Flugzeuge verkaufen") verkaufte Boeing am Ende viele 707.

Könnten Sie die Physik erläutern, wie der Ein- und Ausstieg aus diesem Manöver bei 1G hätte erreicht werden können? Es war zwar keine Lehrbuchrolle, aber es verfügt über alle wesentlichen Merkmale, einschließlich der Ein- und Ausstiegsbeschleunigungen, die ich in der Frage erwähne.
Sie können die Schwerkraft während der Fassrolle aufheben, indem Sie sie einem Parabelbogen überlagern. Irgendwann vor und/oder nach der Rolle müssen Sie 1G überschreiten, um vom/zum Horizontalflug überzugehen.
Die Frage war, ob ein Verkehrsflugzeug eine Fassrolle bei 1 G ausführen kann. Ich glaube, Tex Johnson hat diese Frage am praktischsten beantwortet, indem er es getan hat. Beachten Sie das Foto im verlinkten Artikel, auf dem der Bindestrich 80 über Seattle umgekehrt ist. Wieso ist das keine Antwort auf die Frage?
@aml Das ist eine geniale Lösung, obwohl ich denke, dass aus dem Video ziemlich klar hervorgeht, dass dies nicht die Flugbahn ist, auf der Mr. Johnston den 367-80 genommen hat. Andererseits halte ich es für durchaus möglich, dass er in seinem Kommentar die Ein- und Ausstiegsphase stillschweigend ausgeklammert hat.
Nein, Tex Johnson führte eine Querruderrolle aus, keine Fassrolle.
Wirklich? Tex Johnson, Testpilot der Extraklasse, Bill Allen (Boeings Präsident, der wirklich durchdrehte, als er das sah) und so ziemlich jeder andere Luftfahrtexperte, der dies miterlebte, nannte es eine Fassrolle. Das scheint eher eine Expertenmeinung zu sein.
Nein, er hat nur eine herkömmliche Querruderrolle gemacht. Beste Garantie, dass das Manöver durchgehend als 1g-Manöver ausgeführt wird. Sogar Johnson selbst hat sich auf diese Weise darauf bezogen. Viele Leute werden Fassrollen mit Querruderrollen verwechseln; sie sind getrennte Manöver.
Kann eine Fassrolle wirklich mit konstant 1G ausgeführt werden?
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