Wie reagieren Flugzeuge aerodynamisch, wenn sie durch Rollen in den Rückenflug gebracht werden?

Um der Frage willen ist das Flugzeug voll rückenflugfähig, keine Probleme mit Triebwerken etc.

Hintergrund der Fragestellung ist die Beobachtung, dass der Luftstrom um den Flügel auch die Richtung umkehren muss. Wenn ich vom Ende des rechten Flügels in Richtung Rumpf schaue, sehe ich, wie sich die Luft gegen den Uhrzeigersinn um den Flügel bewegt, während sie sich umgekehrt im Uhrzeigersinn drehen muss. An einer Stelle muss also im Durchschnitt der relative Luftstrom ganz aufhören, es gibt keinen Unterschied mehr zwischen Ober- und Unterseite des Flügels.

Während der Luftstrom nicht turbulent ist, sollte sich dies für den Piloten wie ein Strömungsabriss anfühlen, da kein Auftrieb vorhanden ist, und auch die Flügelspitzenwirbel sollten aufhören. Die Position "kein Auftrieb" sollte irgendwo in der Nähe des Punktes sein, an dem das Flugzeug seine Flügel vertikal hat.

Was genau passiert also, wenn ein Pilot ein Flugzeug ins Rollen bringt? Ist es ein glatter Übergang von vollem Auftrieb zu keinem Auftrieb zu vollem Auftrieb zurück oder gibt es einen plötzlichen Auftriebsverlust, der durch Spin-Trägheit überwunden werden muss? Ich habe auch den Verdacht, dass der Versuch einer Rolle mit einem zu hohen Anstellwinkel einen echten Strömungsabriss riskiert, weil das Wiederanlaufen der Zirkulation um den Flügel behindert wird.

Antworten (3)

Ich fliege so ein Flugzeug. Mein Laser hat vollständig invertierte Systeme (Öl, Gas) und symmetrische Tragflächen.

Sie haben Recht, dass die Flügel im aufrechten Flug Auftrieb in die Richtung von den Rädern weg erzeugen und im umgekehrten Flug der Auftriebsvektor in die entgegengesetzte Richtung zeigt.

Sie haben auch Recht, dass die Flügel bei 90 Grad Querneigung keinen Auftrieb erzeugen.

Was während der Rolle passiert, gibt es einen fließenden Übergang. Unter der Annahme, dass Sie einen konstanten Kurs beibehalten, verringert sich der von den Flügeln bereitgestellte Auftrieb bis zum 90-Grad-Querneigungspunkt auf Null und wird dann bei 180 Grad Querneigung in der entgegengesetzten Richtung relativ zum Flügel vollständig wieder aufgenommen. Wenn der Auftrieb abnimmt, nimmt die Nase des Flugzeugs typischerweise steil ab. Es ist kein aerodynamischer Stall und es gibt keinen plötzlichen Beginn. Es ist, als würde man mit der Kurve in eine Tauchkurve rollen.

Aus diesem Grund kann der Versuch, ein Flugzeug ohne vorherige Kunstflugausbildung zu rollen, tödlich sein. Diese "einfache Rolle", die Sie versucht haben, kann leicht zu einem >Vne-Tauchgang führen.

Es gibt 3 Möglichkeiten, während der Rolle keine Höhe zu verlieren:

  1. Wie Sie vorgeschlagen haben, rollen Sie schnell genug. Mein Flugzeug wird in etwas mehr als 1 Sekunde um volle 360 ​​Grad rollen. Da bleibt nicht viel Zeit um an Höhe zu verlieren :-)
  2. Verwenden Sie das „obere Ruder“ (der Fuß, der dem Himmel am nächsten ist), um die Nase anzuheben. Am 90-Grad-Punkt verwenden Sie die Seite des Rumpfes als groben Flügel. Es funktioniert im richtigen Flugzeug. Es erfordert ein ungewöhnlich großes Ruder und viel Übung.
  3. Antizipieren Sie den Verlust, indem Sie vor dem Wurf VIEL aufstellen. Sie werden eher eine Fassrolle bekommen, aber es ist immer noch eine Rolle.

Bitte versuchen Sie dies nicht ohne kompetente Schulung. Dumme Menschen sterben auf diese Weise.

Ich habe mich immer gefragt, was ein Flugzeug mit Spoilern nur zur Rollkontrolle, wie eine Northrop Black Widow oder Mitsubishi MU-2, tun würde, wenn Sie es langsam rollen und zum Teil des umgekehrten Flugs gelangen würden. Würde der verlängerte Spoiler, der sich jetzt auf der "Unterseite" des Flügels befindet, wie eine geteilte Klappe wirken und beim negativen Auftrieb helfen und das Rollen fortsetzen? Oder würde das Gegenteil passieren? Oder eine Art Zwischeneffekt?
Weiser Rat. Vielen Dank.
@JohnK - Sie sollten das als neue Frage posten - ich habe keine Ahnung.
Ich danke Ihnen sehr. Ich bin kein Pilot, mich hat einfach interessiert, was der Reverse Flow aus der Sicht eines Wissenschaftlers für einen Piloten macht. :)
@ThorstenS. Sie könnten auch daran interessiert sein, herauszufinden, was passiert, wenn die Flügel in Situation 2 90 Grad sind. Bestimmte Stuntflugzeuge können nicht nur umgekehrt fliegen, sondern in der Mitte der Rolle anhalten und mit vertikalen Flügeln fliegen. Dies wird als "Knife-Edge"-Flug bezeichnet. Hinweis: Das in Situation 2 erwähnte Seitenruder ist im Grunde genommen der Pilot, der das Seitenruder als Höhenruder verwendet.
@JohnK Spoilerons erhöhen den Luftwiderstand und verringern den Anstellwinkel. Im Gegensatz zu Querrudern werden sie nur an einem Flügel in einer Richtung (zum oberen Flügel) verwendet. Beim Rückenflug erzeugen sie immer noch negativen Auftrieb + Widerstand. Die Rollrate verlangsamt sich oder stoppt, wenn Aoa immer negativer wird, da ein ungünstiges Gieren die relative Auftriebsasymmetrie zwischen beiden Flügeln beeinflusst. Bis etwas, das wie Roll-Inversion aussieht, zu einem bevorstehenden Inverted-Flat-Spin-Eintritt führt
@qq jkztd da bin ich mir nicht so sicher. Vielleicht kommt es darauf an. Wenn sich ein Spoiler direkt vor der Klappe befindet und im Rückenflug um beispielsweise 20 Grad ausgefahren ist, kann dies zu einer Erhöhung des Auftriebs führen, als wäre es eine geteilte Klappe. Ich möchte einige aktuelle Testdaten sehen.
@JohnK Wenn Sie mit "Umkehrflug" einen umgekehrten Horizontalflug weit über der Stallgeschwindigkeit meinen (Stallgeschwindigkeit bei negativem Aoa), stimme ich voll und ganz zu und es hängt nur von Aoa ab.
"Dumme Menschen sterben auf diese Weise." +1 allein dafür!
"... die Flügel erzeugen bei 90 Grad Querneigung keinen Auftrieb." Solange positives G und positiver AOA vorhanden sind, erzeugen die Flügel Auftrieb. Bei 90 Grad AOB ist Ihr Auftriebsvektor gerade parallel zum Horizont. Richtiger wäre zu sagen, dass die vertikale Komponente des Auftriebs, die die Flügel erzeugen, Null ist. (daher die Notwendigkeit, mit dem Rumpf Auftrieb zu erzeugen, wenn Sie die Höhe halten möchten ...)

Wenn ich vom Ende des rechten Flügels in Richtung Rumpf schaue, sehe ich, wie sich die Luft gegen den Uhrzeigersinn um den Flügel bewegt, während sie sich umgekehrt im Uhrzeigersinn drehen muss.

Beachten Sie, dass Sie dasselbe tun könnten, indem Sie das Flugzeug einfach in einen Tauchgang versetzen. Alles, was Sie brauchen, ist, dass der Anstellwinkel negativ ist. Wenn es den Anstellwinkel Null durchläuft, fällt der Auftrieb auf Null.

Während der Auftrieb auf Null geht, bewegt sich immer noch Luft über die Oberflächen. Solange Sie sich also vom Abwürgen fernhalten, bleibt es kontrollierbar.

"Wenn ich vom Ende des rechten Flügels in Richtung Rumpf schaue, sehe ich, wie sich die Luft gegen den Uhrzeigersinn um den Flügel bewegt, während sie sich umgekehrt im Uhrzeigersinn drehen muss, während sie sich umgekehrt im Uhrzeigersinn drehen muss." Was bedeutet das überhaupt? Die Luft strömt von der Vorderkante zur Hinterkante entlang der Ober- und Unterseite des Flügels, nicht im oder gegen den Uhrzeigersinn. Umgekehrtes Rollen, egal ob +1, null oder -1 G beibehalten wird, ändert nichts an der Richtung der Strömung über dem Flügel.
@MichaelHall, siehe large.stanford.edu/courses/2007/ph210/glownia2 oder spsnational.org/sites/default/files/files/publications/observer/… . Die Zirkulation ist eine Folge des Auftriebs. Beim Rückenflug (oder Steilflug) ist der Anstellwinkel negativ und die Zirkulation umgekehrt.
OK, hier gibt es also eine Druckgradientenkomponente, die ich für irreführend halte. Ich habe nicht ganz verstanden, was die Autoren zu vermitteln versuchen, aber Neuenschwanders Abbildung 5 und Laughlins Abbildung 4 können irreführend sein. Luft strömt nicht kreisförmig um einen Flügel, sie strömt von der Vorderkante zur Hinterkante. Genau wie die anderen Figuren darstellen. Genauso, wie Sie es in einem Windkanal sehen würden. Außerdem sollte jede Diskussion über "invertierten" Flug unter Vorbehalt stehen, ob es sich um anhaltend negative 1G handelt oder nicht. Weil eine Rolle gemacht werden kann, während positive Gs und AOA beibehalten werden.

Wenn Sie rund um die Tonnenrolle positiv geladen sind, hört die Zirkulation um das Tragflächenprofil nie auf, das Flugzeug bringt nur die Zirkulation mit sich. Als ob Sie einen Tragflächenabschnitt hätten, der in einem Windkanal Auftrieb erzeugt, und Sie den gesamten Tunnel um 360 Grad drehen würden.

Wenn Sie andererseits "drücken", um in den negativ geladenen Flug zu wechseln, wenn Sie sich invertiert nähern, muss es tatsächlich eine Umkehrung der Zirkulationsrichtung um das Profil geben.

Wie reagieren Flugzeuge aerodynamisch, wenn sie durch Rollen in den Rückenflug gebracht werden?
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