Warum leiden halbschwanzlose Flugzeuge mit gekehrten Flügeln, aber nicht Flugzeuge mit Deltaflügeln, unter (hauptsächlich) Nickschwingungen bei hoher Mach?

Semitailless 1 Swept-Wing-Flugzeuge ohne aktive Stabilitätsverbesserung 2 im Allgemeinen 3 haben extrem schlechte Flugeigenschaften, vor allem eine Tendenz zu heftigen Pitch-Oszillationen bei hohen Unterschall-Machzahlen und Gier- und Roll-Oszillationen bei Machzahlen etwas darüber hinaus. Infolgedessen war das halbschwanzlose Layout mit gepfeilten Flügeln in den späten 1940er und frühen 1950er Jahren kurzzeitig recht beliebt für Transonic- und Überschallflugzeuge (siehe unter anderem die DH 108 , X-4 und F7U ), es wurde jedoch schnell aufgegeben . erst viel ( viel ) später ein Comeback , mit dem Aufkommen computergestützter aktiver Stabilitätsverbesserungssysteme.

In der Zwischenzeit wechselten Überschallflugzeuge fast überall zu Delta-Wing-Layouts, die genauso gut für Überschallflüge funktionierten und keine der unangenehmen Macken von Semi-Tailless-Sweep-Wing-Layouts hatten. Dies, obwohl die beiden Layouts sehr ähnlich sind; Tatsächlich kann ein halbschwanzloses Flugzeug mit gekehrten Flügeln als ein Flugzeug mit Deltaflügeln angesehen werden, bei dem ein Teil der inneren Hinterkante abgeschnitten ist:

Was für einen Unterschied dieser kleine dreieckige Abschnitt des Flügels macht

Warum haben zwei so ähnliche Grundrisse so unterschiedliche Fahreigenschaften?

1 : Flugzeuge, die kein separates horizontales Leitwerk, aber ein vertikales Leitwerk haben .

2 : Ein System, bei dem ein Computer ständig überwacht, was das Flugzeug tut, und ständig winzige Flugsteuerungseingaben macht, damit es das tut, was es tun soll.

3 : Obwohl nicht immer .

Antworten (2)

Die Funktion eines "Schwanzes" ist in diesem Fall die Tonhöhenstabilität. Daher müssen alle stabilen Flugzeuge "Schwänze" haben. Aerodynamisch ist der hintere Teil des Deltas sein Heck. Das Entfernen sollte vorhersehbare Folgen haben, sogar im Unterschallbereich.

Transonisch, mit Stoßwellen, die auf den Flügeln tanzen, und einem sich bewegenden Druckzentrum, ist die Pitch-Stabilität entscheidend. Dies gilt auch im Langsamflug, wo ein sich verschiebender Druckmittelpunkt eine schwächere Nickstabilität überwältigen kann .

Im Unterschallbereich kann das geschwungene schwanzlose Design durch "Auswaschen" (Senken des AOA) der Flügelspitzen oder durch Hinzufügen von Vorflügeln unterstützt werden, wodurch die Bewegung des Druckzentrums bei höheren Anstellwinkeln gesteuert wird. Wie Dunne vor über einem Jahrhundert genial erkannte, war dieses Design für ein stabiles Flugzeug geeignet. In der Tat könnte einem Pfeilflügelflugzeug mit unzureichender Heckfläche mit stärkeren Vorflügeln geholfen werden! (Wenn die Flügelspitzen die zusätzliche Last bewältigen können).

Transsonischer und Überschallflug ist ein weiteres Thema. Der Begriff der "Taillessness" war eine Sackgasse im Luftfahrtdesign, ein Fehler, der nicht wiederholt werden sollte.

Bleiben jedoch noch die hinteren Teile der Außenbordflügel, die in der Lage sein sollten, alleine für Nickstabilität zu sorgen.
Sie tun es, aber wenn die (gefegten) Spitzen zuerst stehen bleiben, geht die Stabilität verloren. Beachten Sie bei (sogar modernen) Überschallflugzeugen, dass die vertikalen (normalerweise 2) und horizontalen Stabilisatoren überdimensioniert sind.
Die Me 163 hatte tatsächlich feste Flügelspitzenschlitze und einen relativ ungekehrten Flügel mit niedriger Seitenhöhe. Es ist ein hervorragendes Segelflugzeug.
Und damit die Flügelwurzeln vor den Spitzen stehen bleiben, benötigen Flugzeuge mit nach hinten gekehrten Flügeln eine erhebliche Auswaschung (Verringerung des Einfallswinkels von der Wurzel zur Spitze), wodurch die Flügelspitzen in einem niedrigeren Anstellwinkel fliegen als die Flügelwurzeln ... was (da die Flügelspitzen deutlich hinter den Flügelwurzeln liegen, so dass sich die Auswaschung auch als erhebliches Maß an Dekalage äußert), praktischerweise auch für die Nickstabilität sorgt!
@ Sean, aber sehr schleppend. Einziehbare Lamellen sind viel besser.
... riiiiight, was zufällig erklärt, warum Auswaschungen bei Flugzeugen mit gepfeilten Flügeln allgegenwärtig sind, Vorflügel jedoch nicht.
@ Sean Airliner mögen sie, aber das Auswaschen ist einfacher. Ein gerader Flügel und ein richtig dimensionierter horizontaler Stabilisator sind auch gut.

Die Nickschwingungen kommen von der transsonischen Luft, die vom Hauptflügel kommt und mit den Höhenrudern/Stabilisatoren interagiert. Wenn Sie sich die Varianten des X-1 ansehen, werden Sie feststellen, dass der, der die Schallmauer durchbrochen hat, seine Höhenruder weiter über den Hauptflügeln hat als die Vorgängermodelle

Bei einem Semitailless-Flugzeug befinden sich die Höhenruder auf den Hauptflügeln. Ein halbheckloses Flugzeug hat per Definition kein separates Höhenleitwerk.
Warum leiden halbschwanzlose Flugzeuge mit gekehrten Flügeln, aber nicht Flugzeuge mit Deltaflügeln, unter (hauptsächlich) Nickschwingungen bei hoher Mach?
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