Wie ändern sich Haltung, Geschwindigkeit und Höhe, wenn die Tonhöhe erhöht wird?

Nun, Sie wussten, was das Flugzeug, die Drehzahl, die Fluggeschwindigkeit und die Fluglage genau angeht.

Wenn Sie das Joch zurückziehen, ohne etwas anderes zu ändern, wird ein übermäßiger Auftrieb erzeugt, und ein Aufstieg beginnt. Dies ist der einzige Punkt in dem Szenario, an dem Sie einen übermäßigen Auftrieb haben, weil: eine Erhöhung des AOA den Luftwiderstand erhöht.

Das Flugzeug wird dann aus 2 Gründen langsamer. Erstens bedeutet ein höherer AOA mehr Luftwiderstand. Zweitens trägt der Gravitationsvektor zunehmend zum Luftwiderstandsvektor bei, wenn sich das Flugzeug nach oben neigt. (Ein absteigendes Flugzeug, Nase "unten", lässt die Schwerkraft zum Schub beitragen).

Speziell für eine 172 gibt es 2 Ergebnisse. In diesem Fall ist ein stetiger Steigflug bei geringerer Fluggeschwindigkeit wahrscheinlich. Wenn das Joch stärker gezogen wird, neigt sich das Flugzeug weiter nach oben und bleibt stehen (mit mehr Leistung und / oder Fluggeschwindigkeit kann es eine Schleife bilden, aber ich würde nicht darauf bei 90 Knoten wetten, 75 % Leistung aus dem Horizontalflug in einer 172).

Aber 5 Minuten später? Beim Steigen erzeugt der Motor immer weniger Schub. Unter der Annahme statischer Stabilität (ein Kennzeichen eines richtig ausbalancierten 172, überprüft vor dem Flug) nimmt die Steiggeschwindigkeit ab, bis das Flugzeug nicht mehr genug Schub hat, um weiter zu steigen. Es fliegt dann waagerecht mit seiner getrimmten Fluggeschwindigkeit . (Wenn Sie ausreichend Sauerstoff und keinen Gegenwind haben, ist Ihre Geschwindigkeit über Grund höher).

Aber dies gibt einen Einblick in das, was es tut, wenn es überhaupt klettert. Da der Flügel bei der Erzeugung von Auftrieb etwa 4x effizienter ist als der Propeller, funktioniert das Aufstellen und "Verwenden des Propellers zum Klettern" nicht sehr gut. Es stellt sich heraus, dass der Mechanismus der statischen Stabilität beim Klettern genauso gut funktioniert wie anderswo. Wenn sich das Flugzeug aufrichtet und langsamer wird, geht genug Auftrieb verloren, um das Flugzeug zum Sinken zu bringen (obwohl die Nase in den Himmel zeigt). Beim Sinken wird die Nase nach unten geneigt, was die Geschwindigkeit erhöht und den Auftrieb erhöht. Dies funktioniert bei jeder Leistungseinstellung, vom Gleiten bis zur vollen Leistung. .

Wir können "5 Minuten" später sehen, dass das Flugzeug nicht mehr steigen kann, aber bei seiner Trimmgeschwindigkeit immer noch statisch stabil ist, also ... schalten Sie die Leistung ab und genießen Sie das Gleiten nach Hause mit dieser Fluggeschwindigkeit (wenn Sie es schaffen können). , oder erinnern Sie sich zumindest an CARB HEAT ON.

Konsultieren Sie auch den POH für diese Flughüllentabelle, und denken Sie daran, dass übermäßiges Ziehen des Steuerhorns auch die G-Grenzen überschreiten kann.

Die allgemeine Antwort lautet ungefähr so:

Der Horizontalflug beinhaltet im Grunde genommen ein Gleichgewicht von 3 Faktoren:

1. Wie schnell fährst du im Verhältnis zum Wind?
2. Wie groß ist der Anstellwinkel (AOA) Ihrer Flügel relativ zum Wind?
3. Wie dicht ist die Luft, durch die Sie fliegen, basierend auf Höhe, Temperatur, Luftfeuchtigkeit usw.?

Geschwindigkeit und AOA sind Variablen, die Sie indirekt über Gas (durch Erhöhen des Schubs) bzw. Joch (durch Verwenden des Höhenruders zum Ändern der Tonhöhe) steuern. Die Sache ist die, dass das Ändern einer Variablen (Geschwindigkeit, AOA oder Dichte) erfordert, dass sich eine oder beide der anderen ändern, um das Gleichgewicht aufrechtzuerhalten. Möchten Sie nach dem Absenken des Gaspedals in einer bestimmten Dichtehöhe im waagerechten Reiseflug bleiben? AOA muss steigen. Wenn der AOA gleich bleibt, beginnt das Flugzeug zu sinken, da die aktuelle Dichte bei dieser Kombination aus AOA und Geschwindigkeit nicht genügend Auftrieb liefern kann.

Das erklärt einiges vom „Warum“. Betrachten wir nun Ihr Szenario. Sie haben Gas aus der Gleichung genommen. Der Schub ist fest und kann nicht geändert werden. Dies bedeutet, dass für jede Änderung der AOA die Dichte das Gleichgewicht liefern muss. Wenn Sie nicht bereits Ihre Strömungsabrissgeschwindigkeit erreicht haben, beginnt eine leichte Erhöhung des AOA ohne Drosselung des Gaspedals einen Steigflug mit langsamerer Vorwärtsgeschwindigkeit, da diese neue Kombination aus AOA und Geschwindigkeit bei der aktuellen Luftdichte einen übermäßigen Auftrieb erzeugt. Sie haben die Vorwärtsgeschwindigkeit gegen zusätzliche Hubkraft eingetauscht. Da das Gas und die neue Steigung nun festgelegt sind, steigt das Flugzeug einfach mit seiner neuen Geschwindigkeit und AOA, bis Höhe und Temperatur die Außenluftdichte auf den neuen Gleichgewichtspunkt senken. An diesem Punkt wird das Flugzeug erneut für einen Horizontalflug bei der neuen Dichtehöhe konfiguriert. Auch, Da sich die Dichte allmählich ändert, nimmt auch die Steiggeschwindigkeit allmählich ab. Es wird wahrscheinlich eine ganze Weile dauern, bis es vollständig nivelliert ist.

NACHTRAG:

Das Thema „Auftrieb“ sorgt immer wieder für Diskussionen, denn technisch gesehen kann Auftrieb in alle Richtungen erzeugt werden, je nachdem, welche Auftriebsdefinition Sie in Betracht ziehen. Ein Flugzeug, das sich auf der Seite durch die Luft bewegt, kann immer noch eine geringe seitliche Kraft erzeugen, die der Schwerkraft entgegenwirkt, obwohl die Flügel möglicherweise überhaupt keine Kraft erzeugen. Ein Hubschrauber im Schwebeflug nutzt seinen gesamten beschleunigten Luftstrom, um der Schwerkraft entgegenzuwirken, aber eine Änderung der Rotorscheibenneigung teilt diese Gesamtkraft zwischen Auftrieb (gegen die Schwerkraft) und Schub (gegen den Luftwiderstand) auf. Ein Kunstflugflugzeug, das an seiner Stütze hängt, nutzt den beschleunigten Luftstrom auf die gleiche Weise. Ein kopfüber fliegendes Flugzeug erzeugt Auftrieb, der gleichzeitig gegen die Schwerkraft UND zum Boden des Flugzeugs gerichtet ist.

Darüber hinaus funktionieren die Bernoulli-Prinzipien in jeder Ausrichtung gleich gut. Ein asymmetrisch gewölbtes Tragflächenprofil, das vertikal montiert ist, erzeugt immer noch einen Bereich mit geringerem Druck auf einer Seite als auf der anderen und ist immer noch in der Lage, den Anstellwinkel zu ändern, um die Durchbiegung anzupassen. Ist das Aufzug? Die einfache physikalische Definition würde "Nein" sagen, weil es der Schwerkraft nicht entgegensteht. Eine aerodynamische Analyse des Flügels würde "Ja" sagen, der Flügel erzeugt entsprechend seiner Ausrichtung Auftrieb, der in diesem Fall nur das Gieren betrifft.

Es wäre schön, wenn sich die ganze Welt darauf einigen könnte, dass der Auftrieb die Summe aller Kräfte ist, die der Schwerkraft entgegenwirken, und der Schub die Summe aller Kräfte, die dem Luftwiderstand entgegenwirken - unabhängig davon, ob diese Kräfte durch Tragflächen oder Propeller (die ist immer noch eine Reihe von Tragflächen!). Leider ist vorerst oft eine Klärung erforderlich, wenn dieses Problem in höflicher Gesellschaft diskutiert wird.

Abschließend möchte ich Sie bitten, Folgendes zu bedenken: In Ihrem Szenario liegt der Grund dafür, dass Ihr Flugzeug langsamer wird, darin, dass Ihre Propellerscheibe ähnlich wie beim Hubschrauber geneigt wird und ihre Kraft zwischen Heben und Schub aufteilt. Der Luftwiderstand des Flugzeugs bleibt bestehen, sodass die zusätzliche Belastung durch den Auftrieb die Geschwindigkeit verringert. Die Flügel hingegen tragen nicht mehr die volle Last der entgegenwirkenden Schwerkraft, sodass der von ihnen erzeugte Auftrieb WIRKLICH geringer wird, aber nur, weil sie diese Last jetzt mit der Stütze teilen.