Warum wird angenommen, dass der Schwerpunkt zwischen dem CP und dem Schwanz liegt?

Es ist wichtig, zwischen Längsstabilitätskräften und Trimmkräften zu unterscheiden, und ich finde, dass die Literatur im Allgemeinen es für den Quasi-Laien sehr schlecht erklärt. Ich verwende dieses Konzept, um es einfacher zu machen, sich vorzustellen, was in Ihrem Kopf vor sich geht.

Längsstabilität ist einfach die Wetterfahne des Flugzeugs, die um den Schwerpunkt in den Luftstrom hineinragt, wie die Wetterfahne einer Scheune, die so gedreht wird, dass ihre Achse horizontal ist. Mit anderen Worten, die statische Nickstabilität eines Flugzeugs ist einfach ein horizontaler Wetterfahneneffekt.

Damit das Flugzeug längsstabil ist, muss es diese Wetterfahnen-Aktion einfach gut können. Dies erfordert nur, dass das gesamte aerodynamische Zentrum der kombinierten horizontalen Grundfläche von Flügeln, Gondeln, Rumpf und Leitwerksflächen, der Neutralpunkt, hinter dem "Wetterfahnenscharnier", dem C von G, liegt.

Innerhalb dieses Systems müssen Sie ein Mittel haben, um den tatsächlichen Winkel zum relativen Wind zu steuern, den die Wetterfahne bei der Durchführung ihrer Wetterfahne sucht. Dies ermöglicht es Ihnen, eine große Auftriebsfläche zu verwenden, um das Ganze hochzuhalten, die Sie zwingen können, in einem Winkel zum Luftstrom zu arbeiten, um die Auftriebskraft zu erzeugen, und sie in diesem Winkel zu halten, wenn sich die relative Windrichtung ändert. Wenn Sie dies nicht tun, erhalten Sie nur einen Rasenpfeil, der eine enorme Längsstabilität aufweist (sein neutraler Punkt liegt weit hinter dem C von G), aber nur in ballistischen Bögen fliegen kann.

Dies geschieht durch die Schaffung eines entgegengesetzten Kräftegleichgewichts innerhalb der Wetterfahne; eine Kraft, die eine Drehung um die Schwenkachse in einer Richtung anstrebt, der eine Kraft entgegenwirkt, die versucht, die Wetterfahne in die entgegengesetzte Richtung zu drehen.

Nimmt man von einer Scheune eine Wetterfahne, die normalerweise gerade in den Luftstrom (Luftstrom parallel zu ihrer Längsachse) zeigen will, biegt man den hintersten Teil so, dass er die Luft lokal zur Seite ablenkt, und steckt sie wieder auf die Scheune zeigt jetzt mit einem Versatz in den Wind; Es gibt eine Kraft, die das hintere Ende nach außen drückt, und währenddessen baut sich eine Gegenkraft auf, die dieser Bewegung widersteht, bis sie im Gleichgewicht sind und die Wetterfahne nun versucht, in jedem Versatzwinkel, in dem der Gleichgewichtspunkt erreicht ist, in den Wind zu zeigen.

Sie können das "Trimmen der Wetterfahne" nennen, indem Sie sie in einem Winkel vom Wind betreiben, den Sie kontrollieren können. Das horizontale Leitwerk macht dasselbe mit dem Flugzeug in der vertikalen Ebene. Der Versatzwinkel, den das Flugzeug anstrebt, ist sein Anstellwinkel.

Trimmkräfte verursachen also ein Kräftegleichgewicht zwischen entgegengesetzten Nickmomenten, wodurch das Flugzeug immer mit einem gewissen Versatz zum relativen Wind, einem Anstellwinkel, fliegen möchte, und statische Stabilität bedeutet, dass sich das Flugzeug dreht, wenn sich der relative Wind aus irgendeinem Grund ändert wie eine Wetterfahne, um den durch das Trimmkraftgleichgewicht eingestellten Anstellwinkel aufrechtzuerhalten.

Ich bin mir nicht ganz sicher, was das erste Diagramm darstellt (ich denke, es zeigt die Summe der Kräfte bei der Erzeugung des "Wetterfahneneffekts"), aber das zweite Farbdiagramm zeigt deutlich das Trimmkraftgleichgewicht. Der Heckabtrieb wirkt den Netto-Neigungskräften mit der Nase nach unten entgegen, zu denen das Nickmoment des Tragflächenprofils, die Hebelwirkung von C von G auf das Zentrum des Auftriebs und jede andere Nickbewegung gehören, die Kräfte wie hoch oder niedrig versetzte Schublinien oder herunterhängende Dinge induziert. Der Heckabtrieb im Gegensatz zu diesen Kräften steuert den Versatzwinkel, bei dem das Flugzeug versucht, sich selbst in den Luftstrom um den C von G zu winden.

Diese "Winkelsuche"-Tendenz selbst ist statische Stabilität und eine Funktion des aerodynamischen Nettozentrums des Flugzeug-Fußabdrucks als Wetterfahne, seines Neutralpunkts, relativ zu seiner "Scharnierachse", seinem Schwerpunkt.

Für eine gute statische Stabilität muss C of G also vor dem Neutralpunkt, dem statischen Rand, liegen. Zur Steuerung des Angriffswinkels wird G of G normalerweise vor dem Zentrum des Auftriebs platziert, so dass ein angemessenes Nickmoment mit der Nase nach unten erzeugt wird, dem der Abtrieb des Hecks entgegenwirken kann, um den Angriffswinkel zu steuern.