Was kann ein Ansatz sein, um ein Canard-Segelflugzeugmodell auszugleichen?

Statische Längsstabilität ist definiert als die Tendenz des Flugzeugs, sich beim Abbremsen nach unten zu neigen und umgekehrt. Mit anderen Worten, wenn der Auftriebskoeffizient steigt, muss der Nickmomentkoeffizient sinken. Dies wird in Gleichungen wie ausgedrückt

$$-\frac{c_{M\alpha}}{c_{L\alpha}} = \frac{x_N - x_{CG}}{l_\mu} = X\%$$ wobei X eine positive Zahl zwischen 0,1 und 0,2 ist.$x_N$ist die Längskoordinate des neutralen Punktes, positiv rückwärts gezählt, und$x_{CG}$ist die Längskoordinate des Schwerpunkts. Der neutrale Punkt beider Flächen liegt an ihrem jeweiligen Viertelpunkt und der kombinierte neutrale Punkt liegt zwischen beiden, proportional näher an der größeren Fläche. Legen Sie den Schwerpunkt auf X% der mittleren aerodynamischen Sehne $l_\mu$vor diesem gemeinsamen neutralen Punkt und Ihre Stabilität ist X. 0,2 ist ein ziemlich hoher Wert und 0,1 sorgt für eine bessere Leistung, aber auch weniger inhärente Stabilität.

Jetzt fehlt nur noch dieser schwer fassbare neutrale Punkt einer Ente. Um das Folgende zu erläutern, ist es die Kombination des neutralen Punktes beider Flächen, skaliert mit ihrer Fläche und korrigiert um den Abwind des vorderen Flügels, der Anstellwinkeländerungen am hinteren Flügel reduziert. Da nur der innere Flügel von diesem Abwind getroffen wird, müssen wir den freiliegenden Teil des Flügels in den Griff bekommen. Dabei handelt es sich um das Spannweitenverhältnis beider Flügel$\frac{b_c}{b}$und das Verjüngungsverhältnis$\lambda = \frac{c_{outer}}{c_{inner}}$des Hauptflügels.

$$x_{N_{canard}} = \frac{x_{N_{canard}}\cdot c_{l\alpha_{c}}\cdot S_{c}+x_{N_{wing+fuselage}}\cdot c_{l\alpha_{w+f}}\cdot S_{w+f}\cdot\left(1-\frac{\delta\alpha}{\delta\alpha_W}\right)\cdot\frac{2+(\lambda-1)\cdot\frac{b_c}{b}}{(1+\lambda)}}{c_{l\alpha_{c}}\cdot S_{c}+c_{l\alpha_{w+f}}\cdot S_{w+f}\cdot\left(1-\frac{\delta\alpha}{\delta\alpha_W}\right)\cdot\frac{2+(\lambda-1)\cdot\frac{b_c}{b}}{(1+\lambda)}}$$ In Ermangelung eines genauen Werts verwenden Sie 0,7 für den Downwash-Faktor$\left(1-\frac{\delta\alpha}{\delta\alpha_W}\right)$.

Genau das gleiche wie ein herkömmlicher Flügel/Schwanz. Sie nutzen die Kombination der Hubmomente um den Schwerpunkt herum, um im Schwerpunkt auszugleichen. Bei einigen Flugzeugen ist dies so einfach wie das Lösen des horizontalen Stabilisators von der Rückseite und das Anbringen der Vorderseite, mit Auftrieb statt Abwärtskraft. Optisch sehr ansprechend, aber...

Sie müssen jetzt die Stabilität bewerten, insbesondere in der Tonhöhe. Im Wesentlichen vertauscht ein Canard die Rolle von Schwanz und Flügel, Sie haben jetzt einen viel kleineren Vorderflügel und der Hauptflügel (Schwanz) muss Stabilität bieten. Bei Deltas ist dies aufgrund ihrer großen Hinterkantenfläche sehr praktisch. Mit einem geraden Flügel können die Ergebnisse katastrophal sein, wie am USAAF Ascender zu sehen ist.

Ein Flügel mit niedrigerer Flügelstreckung wäre mit einem Canard stabiler, aber das herkömmliche Segelflugzeugdesign mit hoher Flügelstreckung und einem hinten montierten horizontalen Stabilisator ist schwer zu schlagen.