Wäre ein Flugzeug ohne Querruder, ohne Höhenruder und ohne Seitenruder sicher fliegbar?

Mit gegenläufigem Propeller (oder nicht, wenn zweimotorig), zyklische und kollektive Blattsteuerung.

Wäre ein solches Flugzeug sicher flugfähig und wie effizient wäre es, vorausgesetzt, es kann perfekt glatte Flügel (und Leitwerke) haben?

Könnte es im Falle eines Motorstopps (der die Achse frei drehen und die Kontrolle über die Blätter ermöglicht) sein Gleiten kontrollieren und auf der Landebahn landen, wobei die Blätter des Propellers in einer fast gefiederten Autorotationskonfiguration sind, was eine Lagekontrolle und einen minimalen Scheibenwiderstand ermöglicht?

(wie das Autorotieren eines umgekehrten Kamov auf seinem Rotorkopf, in einem Windkanal für Fallschirmspringer, der etwas langsamer als die Endgeschwindigkeit bläst)

Bearbeiten: Wenn es zweimotorig und schwanzlos (und immer noch steueroberflächenlos) wird, wie aktiv wäre eine zyklische Nicksteuerung erforderlich, um die Verwendung des Tragflächenprofils des Nichtreflexflügels zu ermöglichen?

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Edit2: Wechseln Sie vom Schub- + Lagesteuerungsmodus in den "umgekehrten Autorotations" -Modus ohne Schub + Lagesteuerung. Die umgekehrte Drehung ermöglicht die effizienteste Nutzung der Tragflächenkrümmung der Schaufel.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Beschreibst du einen Autygyro ?
@DanPichelman nein, wie bei einer Cessna 172 wird der Auftrieb vom Flügel erzeugt; Motorpropeller lassen es schnell genug fliegen, damit die Flügel den Flug aufrechterhalten können.
Flugzeug ohne Höhenruder, Querruder, Seitenruder? kein Problem!
@szulat guter Punkt, auch wenn angetriebene Hängegleiter zu sehr wie ein Starrflügel-Autogyro aussehen. (immer noch besser als Tragschrauber)
@szulat auch die Gewichtsverlagerungskontrolle erlaubt keinen Rückwärtsflug oder irgendeine Kontrolle bei negativer Belastung und AoA, da das System instabil wird, umgekehrtes Pendel.
Ich sehe überhaupt keine Pitch-Steuerung. Nur ein paar Kilo vorwärts oder rückwärts würden die Balance massiv verändern. Es wäre sehr schwierig, einen anhaltenden, stabilen Aufstieg oder Abstieg aufrechtzuerhalten.

Antworten (3)

Ein interessanter Gedanke. Steuern Sie das Flugzeug durch seine Propeller, wie es ein Hubschrauber tut.

  • Die Propellerdrehmomentdifferenz würde das Rollen steuern
  • Der zyklische Propeller würde sowohl das Nicken als auch das Gieren steuern
  • Das Propellerkollektiv würde den Motorschub steuern, wie es bereits bei Propellern mit konstanter Geschwindigkeit der Fall ist.

Das, was mir sofort in den Sinn kommt, ist Momentarm für Nicken und Gieren. Hubschrauberblätter sind relativ lang und der Rotor ist etwa auf halber Höhe des Rumpfes angebracht. Die Stütze ist aufgrund der Bodenfreiheit in ihrer Blattlänge begrenzt.

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Bei einer Konfiguration wie oben können längere Propellerblätter montiert werden, sodass die Nick- und Giermomentarme verlängert werden können. Wie @Sanchises betont, erzeugt eine solche Platzierung des Propellers eine Kopplung zwischen Steigung und Schub - keine schlechte Sache, da die Steigungssteuerbarkeit durch Steuerung des Schubs erhöht wird. Für den Start ist möglicherweise ein starkes Bugrad erforderlich.

Ich bin mir nicht sicher, ob Sie sich auf den Fallschirmspringer Kamov beziehen, aber das Flugzeug könnte nach einem Triebwerksausfall nach unten gleiten und dabei genügend Drehzahl beibehalten, um den Zyklus zu steuern. Es wäre jedoch ein bisschen schleppend, da der Widerstand mit einem Fallschirm mit dem gleichen Durchmesser wie der Propeller vergleichbar wäre. Die Autorotation funktioniert am besten mit einem großen Blattträgheitsmoment, und der Propeller hätte definitiv nicht die optimale Blattlänge dafür.

Wenn Sie am besten L/D geradeaus gleiten, ist die Neigung des Blattes bei minimalem Luftwiderstand nahezu gefiedert. Schließlich hört der Propeller auf, sich zu drehen, es sei denn, Sie möchten rollen, und wenden Sie daher eine unterschiedliche Steigung zwischen Gegenrotationen an, erhöhen Sie die Drehzahl, induzieren Sie ein Drehmoment (und rollen Sie). Gleiches gilt für Nicken und Gieren. Jede Eingabe erhöht die Blattdrehzahl und die Befugnis, jede Einstellungsänderung vorzunehmen. Eine geringe Trägheit aufgrund des relativ kleinen Propellerdurchmessers hilft bei diesen Drehzahlschwankungen. Die Rotorblätter sind meistens auf den relativen Wind ausgerichtet. Es könnte weniger schleppend sein als eine Standard-C172-Stütze im Leerlauf.
Das würde bedeuten, dass Sie zum Neigen oder Gieren des Flugzeugs zuerst die Propeller in Autorotation hochdrehen müssten, was zu einer Zeitverzögerung bei der Reaktion führen würde. Die Rollreaktion würde sofort erfolgen, da das Hochdrehen bereits eine Rollreaktion ist .
Die Idee mit dem exakten Drehstopp war, einen Anstellwinkel nahe Null beim Gleiten zu veranschaulichen. Es sollte eine minimale Drehzahl eingestellt werden, um die Verzögerung und die Autorität beim Nicken und Gieren im Verhältnis zum durch das Trudeln erzeugten Luftwiderstand zu minimieren.
Außer der verlängerten Propellerblattlänge ändert das Versetzen des Propellers nichts; Steuerkräfte sind fast ein reines Drehmoment an der Propellerwelle, und ein bestimmtes Drehmoment hat unabhängig von der Position die gleiche Wirkung auf einen Körper. Nur eine Kraft profitiert von einem längeren Arm, aber die einzig signifikante Kraft ist der Schub, der nun ein großes Moment um das Zahnrad herum erzeugt, dem Ihr Fahrrad entgegenwirken muss.
@ Sanchises Rotationsachse wirkt sich auf das Trägheitsmoment aus.
Ein Problem dieses Systems kann tatsächlich die Rollsteuerung bei hohen Geschwindigkeiten sein. Das Herunterdrosseln eines Standard-C172 bei Vne erzeugt nicht so viel Rollen.
Ja, außerdem haben die Flügel eine große Rollträgheit und eine hohe Aerodämpfung. Die Klingenlänge müsste auf jeden Fall deutlich höher sein als bei einem C172.
@Koyovis Eine andere Lösung besteht darin, zwei Motoren zu fahren, kollektive Geschwindigkeit und Gier zu steuern und Nick und Roll zyklisch zu steuern. Neue Frage könnte sein: Warum hat Osprey Seitenruder, Querruder und Höhenruder?
Guter Punkt. Wahrscheinlich für den Weiterflug mit einem ausgefallenen Triebwerk.
Die Rotoren von Osprey sind mechanisch verbunden, ein Motorausfall bedeutet nur halbe Leistung.
Ja. Wenn jedoch ein reines Drehmoment auf ihn einwirkt, dreht sich ein Körper um das Zahnrad, unabhängig davon, an welcher Stelle das Drehmoment aufgebracht wird. Die Steuerkräfte in einem Zyklus werden als Drehmoment und nicht als Kraft durch die Blätter auf die Propellerwelle übertragen (ein Propeller überträgt keine Kräfte in der Ebene auf die Welle).
@Sanchises Ja! Ich habe die Antwort geändert. Übrigens übertragen Hubschrauberblätter aufgrund der Schlagscharniere kein Drehmoment.
Hmmm, an Klingenflattern hatte ich gar nicht gedacht, sorry! Habe ich Recht, wenn ich sage, dass dies den Schubvektor ändern würde, anstatt ein Drehmoment zu verleihen? Dann werden Nicken und Gieren durch Änderungen des Schubvektors durchgeführt (in diesem Fall benötigen Sie wirklich einen an der Nase oder am Heck montierten Propeller, um einen Arm für Ihr Drehmomentmoment zu erhalten), und das Rollen erfolgt immer noch durch reines Drehmoment, was bedeutet, dass eine normale an der Nase montierte Stütze ( wahrscheinlich ein Heckschlepper, um einen ausreichend großen Propellerdurchmesser zu erhalten) ist die beste Option.
@Sanchises für dieses Flugzeug würde der Propeller nicht flattern, also ja, Drehmoment in allen Achsen.

Dies funktioniert, solange die Propeller genügend Schub erzeugen und die Blattsteigung schnell genug eingestellt werden kann, um alle Eigenmoden zu überholen.

Sobald Sie Gas geben müssen (und eventuell wieder herunterkommen müssen), wird die Steuerwirkung der Propeller stark reduziert . Zugegeben, Sie können wie ein Autogyro in Autorotation nach unten schweben, aber die Landung wird eher ein Absturz als alles andere sein.

Beachten Sie, dass die Boeing V-22 Osprey keine Power-Off-Landungen durchführen kann, da die Trägheit des Propellers zu gering ist, um die Landeverzögerung zu unterstützen. Es kann in Autorotation nach unten gleiten, aber keine weiche Landung durchführen. Ihre Konfiguration sieht ziemlich ähnlich aus und ist ebenfalls nicht in der Lage, Landungen mit Autorotation durchzuführen.

Will man das Flugzeug mit Propellerkräften steuern, muss sich der Propeller stets mit hoher Drehzahl drehen, um genügend Schubpotential zur Verfügung zu haben, wenn es zur Stabilisierung benötigt wird. Für künstliche Stabilität haben Sie keine Zeit, zuerst die Stütze hochzudrehen! Der Schub wird nur durch die Neigung gesteuert, aber die überdurchschnittliche Propellergeschwindigkeit führt zu ihrer eigenen Ineffizienz.

Dies ist eigentlich keine Autorotation wie bei einem Tragschrauber oder Hubschrauber, da es keine Auftriebs- und Lagekontrolle bietet. Es bietet nur eine Lagekontrolle. Jede Einstellungskorrektur bremst Sie aus. Wenn man geradeaus gleitet, sind die Klingen fast gefiedert. Flügel sorgen für Auftrieb, Propeller für bestes Steuer-/Gleitverhältnis
Autogiro sollte Autogyro sein.
@ Peter Kämpf, da die asymmetrische Tragflächennutzung der Klinge während des nicht angetriebenen Fluges optimal sein sollte, kann die Wellendrehung in diesem Fall umgekehrt werden. Denken Sie an den HAWT-Windturbinenmodus mit positiver AoA, selbst wenn kein Schub bereitgestellt wird.
@qqjkztd: Wie werden die gefiederten Requisiten Ihrer Meinung nach zur Stabilität beitragen? Ohne eine signifikante Blattbelastung können sie in Bezug auf Nick- oder Rollkontrolle nicht viel bewirken. Das Beste, was Sie tun können, ist, sie im Windmühlenwinkel, aber mit voller Drehzahl laufen zu lassen, damit Lasten schnell erzeugt werden können. Und für den Anflug und die Landung kann man sich nicht viel Schub oder gar Rückwärtsschub leisten.
@PeterKämpf durch Umkehren der Drehrichtung der Klingen im Vergleich zur Drehrichtung beim Antrieb durch den Motor. Die Wölbung des Airfoils sollte in seiner besten Auftriebserzeugungsmöglichkeit verwendet werden, was bedeutet, dass die Rotationsrichtung umgekehrt wird, wenn sie nicht angetrieben wird und sich frei dreht.
AoA positiv zum relativen Wind, um L/D zu maximieren, statt negativer AoA, wie sich Propeller mit fester Steigung drehen, wenn sie nicht angetrieben werden. (was einen großen Pitch-Bereich erfordert, sagen wir -5 bis 110 Grad) 105 Grad Pitch kann bedeuten: 4 Grad positiver AoA in umgekehrter Spinrichtung.
@PeterKämpf illustriert in edit2

Vom Standpunkt des technischen Designs aus ist die Leistung (zum Beispiel) eines kleinen Flugzeugs wie des oben abgebildeten Wasserflugzeugs in keiner praktischen Weise durch das Vorhandensein eines Leitwerks mit Höhenruder und Seitenruder eingeschränkt. Aus diesem Grund wurden Alternativen wie zyklische Nickänderungen an den Antriebspropellern nicht aktiv für die Nick- und Giersteuerung erforscht.

Die zyklische Steuerung an Propellern soll das Leitwerk nicht unterdrücken. Es kann seine Unterdrückung trotzdem zulassen, aber das Hauptziel besteht darin, saubere Tragflächen ohne Steuerflächen zu haben und den von ihnen verursachten parasitären Luftwiderstand an Flügeln und Stabilisatoren zu beseitigen.
Wäre ein Flugzeug ohne Querruder, ohne Höhenruder und ohne Seitenruder sicher fliegbar?
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