Warum hat eine Cessna 172 V-Flügel, wenn sie hohe Flügel hat?

Der V-Effekt ist ein entgegenwirkendes Rollmoment, das durch einen Seitenschlupf induziert wird. Wenn ein Flugzeug von der Flügelhöhe aus gestört wird, beginnt es sofort "bergab" zu rutschen, praktisch seitwärts in Richtung des niedrigen Flügels zu gleiten. Die vertikale Finne beginnt darauf zu reagieren, nachdem sich ein gewisser Schlupf entwickelt hat, um das Flugzeug mit dem Luftstrom neu auszurichten, es mehr oder weniger zu winden, und das Flugzeug dreht (während es bergab geht, es sei denn, Sie erhöhen den Anstellwinkel).

Die Rippe muss klein genug sein, damit dieser Schlupf eine kleine Menge entwickeln kann, damit der Dieder-Effekt funktioniert. Der Schlupf erzeugt das Rollmoment, um den Horizontalflug wiederherzustellen, und da ist Ihre seitliche Stabilität. Wenn die Flosse zu groß ist, beginnt sie zu früh, das Flugzeug zu winden, und der V-Effekt kann sich nicht stark genug entwickeln, um die Flügel eben zu rollen, und das Flugzeug will stattdessen sofort spiralförmig werden.

Wie auch immer, Sie erhalten einen Dieder-Effekt von drei Konfigurationen, die Rollmomente durch Seitenschlupf erzeugen können: geometrische Dieder (Flügel nach oben abgewinkelt), die T-Kreuzung einer Hochflügelkonfiguration (bei der die diagonale Strömung ungehindert über das Dach verläuft, aber durch den darunter liegenden Rumpf blockiert wird , Erhöhung des Auftriebs am niedrigen Flügel) und Flügelpfeilung. Hochflügelflugzeuge können allein durch die T-Konfiguration einen ausreichenden Diedereffekt erzielen, und der Flügel kann gerade sein, insbesondere wenn das Manövrieren eine höhere Priorität als das Fliegen hat.

Der Canadair CL-215 hat keine geometrische V-Form; Die T-Kreuzung ist ausreichend für einen Wasserbomber, der dem Manövrieren eine höhere Priorität einräumt als dem Cruisen (als der CL-415 getestet wurde, waren die hochstehenden flachen Triebwerksgondeln wie Zäune, die den seitlichen Fluss verhinderten, als ob sich ein Rumpf über den Flügeln erstreckte, und führte dazu, dass ein Großteil des Dieder-Effekts der T-Verbindung abgetötet wurde; die seltsam nach oben gebogenen Flügelspitzen des 415 sind "Dieder-Platten", ein Pflaster, das entwickelt wurde, um den Dieder-Effekt für die gewünschte seitliche Stabilität wiederherzustellen).

In der 172 (und wahrscheinlich den meisten ungekehrten Hochdeckerflugzeugen, die für Kreuzfahrten ausgelegt sind) wollte Cessna den V-Effekt der T-Konfiguration mit ein wenig geometrischer V-Form ergänzen, um den gewünschten Gesamteffekt zu erzielen. Die geometrische V-Form ist wahrscheinlich etwa halb so groß wie bei einem Tiefdecker, da dank der hohen Flügelanordnung nicht mehr nötig ist. Hochflügeltransporter mit ungekehrten Flügeln, wie die Dash 8-Familie, haben auch eine kleine Menge geometrischer V-Form, vielleicht ein Grad oder so außerhalb der Motoren, um den V-Effekt der T-Konfiguration zu ergänzen.

Das bringt uns zum Wing Sweep. Wing Sweep erzeugt aufgrund von Seitenschlupf ein wirklich starkes Rollen (etwas, das Sie ziemlich schnell herausfinden, wenn Sie eine Jet-Typenfreigabe nehmen), sodass es einen starken Dieder-Effekt durch Sweep gibt. Wenn sich der Flügel oben befindet, haben Sie den Dieder-Effekt der T-Konfiguration plus den Dieder-Effekt der Flügelpfeilung, und Sie erhalten viel zu viel Roll aufgrund des Seitenschlupfes für die wünschenswerte seitliche Stabilität und die Dutch-Roll-Eigenschaften. Um den übermäßigen Dieder-Effekt zu reduzieren, verwenden sie Aneder, um die gesamten Roll-/Gier-Kopplungseffekte auf ein wünschenswertes Niveau zu reduzieren.

Aus diesem Grund haben fast alle Hochdecker mit überstrichenen Flügeln eine Anhedrale (um im Grunde einen Teil der Wirkung des Sweeps aufzuheben), während Hochdecker mit nicht überstrichenen Flügeln keine oder leicht positive geometrische Dieder haben. Ebenso hat ein Niedrigflügel-Jet mit überstrichenen Flügeln weniger Dieder als er hätte, wenn die Flügel nicht überstrichen wären.

Nach Ihren Beispielen liegt die Cessna 172 "dazwischen".

Ein Schlüssel zum Verständnis ist der vertikale Schwerpunkt und wie sich das Flugzeug bei einem Schlupf verhält. Dieder können hinzugefügt werden, um das Wegrollen vom relativen Wind zu unterstützen , ebenso wie eine hohe vertikale Heckflosse oder ein beliebiger Bereich über dem Schwerpunkt.

Aber die Hauptfunktion der Dieder ist die Rollstabilität im geraden, unbeschleunigten Flug , dh. Kreuzfahrt. Ein kleiner Schubs von einer Böe oder Turbulenz wird durch den momentanen Versatz des Zentrums des vertikalen Auftriebs und des Schwerpunkts gedämpft. Dies und jeder daraus resultierende Seitenschlupf neigen dazu, das Flugzeug wieder aufrecht zu rollen.

Jedes Flugzeug, das eine Anhedrale bauen muss, wie z. B. ein massiver Frachtträger, tut dies, weil es übermäßig träge rollt. Bei kleineren Flugzeugen diktieren eher aerodynamische Effekte als Trägheit die Rollraten. Anhedrische Flügel sind selten in Flugzeugen der Größe einer 172 oder in jedem Flugzeug, in dem Reisekomfort erwünscht ist.