Welche Richtung hat der durch Rollen verursachte Seitenschlupf bei einem konventionellen Flugzeug?

Um zu beantworten, was du geschrieben hast: $c_{n_q}$ist das durch eine Nickbewegung induzierte Giermoment. In einer konventionellen, symmetrischen Konfiguration ist diese für die Flugzeugzelle Null und hat für Propellerflugzeuge je nach Drehrichtung des Propellers einen kleinen Wert. Wenn sich der Traktorpropeller im Uhrzeigersinn dreht (aus Sicht des Piloten), eine positive Nickbewegung$q$(Nase nach oben) verursacht einen kleinen negativen Schwimmwinkel$\beta$. Eine positive Nickbeschleunigung fügt ein Präzessionsmoment hinzu, das die Nase des Flugzeugs in ähnlicher Weise nach rechts zieht. Aber ich glaube, Sie wollen etwas anderes wissen.

Um zu beantworten was du meinst: $c_{n_p}$ist das durch eine Rollbewegung induzierte Giermoment. Das von Ihnen vorgeschlagene Achsensystem (mit z nach oben) wird verwendet, um relative Positionen innerhalb der Flugzeugzelle zu messen, aber für die Flugmechanik ziehen wir es vor, die x-Achse in Flugrichtung, y nach rechts und z nach unten zu legen. Eine positive Rollbewegung$p = \omega_x\cdot\frac{b}{2\cdot v_{\infty}}$(oder$p = \omega_x\cdot\frac{b}{v_{\infty}}$, beide Definitionen werden verwendet) ist mit dem rechten Flügel nach unten, und ein positives Giermoment bedeutet, dass sich die Nase des Flugzeugs nach rechts bewegt, was negative Seitenschlupfwinkel verursacht.

Wenn in stiller Luft eine positive Rollbewegung auftritt, ist das resultierende Giermoment negativ und zieht die Nase des Flugzeugs nach links, wie Federico sagte. Daher,$c_{n_p}$ist negativ.

Aber der Grund ist ein anderer: Wenn der Pilot die Querruder ausschlägt und einen Auftriebsunterschied am linken und rechten Flügel und damit einen Unterschied im induzierten Widerstand verursacht, wird das durch diesen Unterschied im induzierten Widerstand verursachte Giermoment genannt$c_{n_\xi}$, das Giermoment aufgrund des Querruderausschlags.$c_{n_\xi}$ist positiv.

Sobald sich das Flugzeug in einer stabilen Rolle befindet, wird die Rolldämpfung aktiviert$c_{l_p}$kompensiert den durch den Querruderausschlag verursachten Differenzauftrieb vollständig. Jetzt erhöht die Rollbewegung den lokalen Anstellwinkel auf dem sich nach unten bewegenden Flügel, je weiter Sie von der Mitte entfernt sind, und verringert ihn auf dem sich nach oben bewegenden Flügel. Da der Auftrieb senkrecht zur lokalen Luftströmung steht, zeigt der Luftkraftvektor auf dem sich nach unten bewegenden Flügel leicht nach vorne und der auf dem sich aufwärts bewegenden Flügel leicht nach hinten. Bitte beachten Sie, dass der von jedem Flügel erzeugte Gesamtauftrieb ungefähr gleich ist! Das Rollmoment beider ist genau null, sobald die Rollrate konstant ist. Die Querruderauslenkung verringert jedoch den Auftrieb an dem sich nach unten bewegenden Flügel, so dass sie gerade den erhöhten Anstellwinkel aufgrund der Rollbewegung kompensiert, und dasselbe gilt für den sich nach oben bewegenden Flügel mit seiner Querruderauslenkung mit der Hinterkante nach unten.

Unterschiedlich ist nicht die Größe, sondern die Auftriebsrichtung an beiden Flügeln. Dadurch wird der sich nach unten bewegende Flügel nach vorne und der sich nach oben bewegende Flügel nach hinten gezogen, wodurch ein negatives Giermoment in einer positiven Rollbewegung entsteht. Deshalb Ihre konventionelle$c_{n_p}$ist negativ.

Zunächst eine Klarstellung. Der Standard-Referenzrahmen für ein Flugzeug, bezogen auf eine Person, die auf dem Pilotensitz sitzt, ist:

• x-Achse positiv vor dem Flugzeug
• y-Achse positiv in Richtung des rechten Flügels
• z-Achse positiv nach unten

Um die im Rest dieser Antwort verwendeten Konventionen klar zu machen:

• Positive Rolle ist, wenn der rechte Flügel unten ist
• positiver Seitenschlupf$\beta$ist, wenn der Pilot die Luft von der rechten Seite kommen sieht.

Und der Vollständigkeit halber$C_{N_p}$ist die aerodynamische Ableitung der Gierrate$r$(nicht$\beta$) als Funktion der Rollrate$p$.

Während$C_{N_q}$wäre derjenige aufgrund der Steigungsrate$q$, aber das wäre nicht innerhalb Ihres angegebenen Bereichs von conventional aircraft.

Nun zu deiner Frage.

Wenn das Flugzeug zu rollen beginnt, wird das Flugzeug einen Seitenschlupf erfahren und wenn ja, in welche Richtung (und vor allem warum)?

TL;DR-Version:

Ja, es erfährt Sidelip und für eine positive Rollrate$p$der Seitensprung$\beta$wird negativ sein.

Erweiterte Version:

• Positive Rollrate bedeutet, dass der rechte Flügel nach unten und der linke Flügel nach oben dreht.
• Dies führt zu einem vorübergehend höheren Anstellwinkel$\alpha$gesehen vom rechten Flügel gegenüber dem linken Flügel
• Aufgrund dieses Unterschieds bzgl$\alpha$Von den Flügeln aus gesehen, erzeugt der rechte Flügel etwas mehr Auftrieb (und dies ist die direkte Ursache für die Rollabsenkung)
• Durch den Querruderausschlag erzeugt der linke Flügel jedoch deutlich mehr Auftrieb
• Mehr Auftrieb bedeutet mehr induzierten Widerstand
• Mehr induzierter Widerstand bedeutet, dass der linke Flügel dazu neigt, zu "hinken" und der linke Flügel sich vorwärts bewegt.
• Die Ebene hat sich somit nach links gedreht, wodurch ein Negativ erreicht wird$\beta$

Die Menge an$\beta$wird offensichtlich von dem spezifischen Flugzeug abhängen.

Vielleicht finden Sie mehr, indem Sie nach Informationen über die Dutch Roll suchen .

Instinktiv würde ich sagen, wenn der rechte Flügel (von hinten gesehen) nach unten geht (...), wird er im Vergleich zum linken verzögert

Du hast Recht.

Diese Antwort zielt auf den Fall ab, in dem die Querruder zentriert sind und die lokale Luftmasse gleichmäßig ist und das Flugzeug aus einem unbekannten Grund rollt (z. B. eine beibehaltene Rotationsträgheit in der Rollachse aufgrund einer früheren Störung).

Der rechte Flügel erfährt aufgrund der Rollbewegung einen erhöhten Anstellwinkel und somit mehr Luftwiderstand.

Wenn wir von einer stationären Rollbewegung (konstante Rollrate) aufgrund ausgelenkter Querruder sprechen, dann ist das genaue Gegenteil der Fall – siehe https://www.av8n.com/how/htm/yaw.html#sec- nachteilig gieren für mehr.

Ebenso, wenn ein Aufwind auf den aufsteigenden Flügel trifft und die Rollbewegung verursacht.