Zeigt die Differenz zwischen den vorderen und hinteren CG-Grenzwerten die Gesamtstabilität eines Flugzeugs an?

Als ich die Cessna 162 Skycatcher POH studierte, um bald meinen Checkride zu machen, bemerkte ich, dass der Unterschied zwischen dem maximalen und dem minimalen Schwerpunkt nur 2,5 Zoll von einem zum anderen beträgt.

Ich wurde neugierig und sah die CG-Grenzwerte für die beiden anderen Flugzeuge nach, in denen ich trainiere, den CSA/CZ SportCruiser und die Cessna 172, und sah, dass die Unterschiede zwischen ihren vorderen/hinteren CG-Grenzwerten jeweils 6 Zoll und 12 Zoll betragen.

In Bezug auf die aerodynamische Stabilität würde ich den Skycatcher (2,5" CGfwd/CGaft Differential) tatsächlich als am wenigsten stabil und den Skyhawk (12") als den stabilsten einstufen. Gibt es einen Zusammenhang zwischen den maximalen CG-Differenzen nach vorne/hinten und der Höhe der aerodynamischen Stabilität in einem Flugzeug?

Bearbeiten: Ich überprüfe immer noch die Antworten, nachdem ich mehrmals an die Enzyklopädie geschickt wurde, um neue Terminologie zu studieren, aber ich möchte nur betonen, dass der SportCruiser (6 "diff) dramatisch stabiler in der Luft ist als ein Skycatcher (2" diff ). Beide Flugzeuge haben die gleichen maximalen Bruttostartgewichte, 30 Fuß Spannweite und 23 Fuß Länge. Vielleicht könnte die Cessna 172 also ignoriert werden, um die Frage zu beantworten.

Sehr interessante Frage. Es könnte sich lohnen, das Intra-CG-Grenzdifferential auch auf etwas anderes zu normalisieren, wie die Gesamtlänge des Flugzeugs oder die Sehnenlänge. (Sie würden erwarten, dass ein kleineres Flugzeug bei gleichen Stabilitätseigenschaften ein geringeres Differential als ein größeres Flugzeug hat.)
@ Peter, stimmt. Ingenieure drücken normalerweise den Schwerpunktbereich (sowie den statischen Stabilitätsspielraum, dh den Abstand vom Schwerpunkt zum aerodynamischen Zentrum und mehrere andere Eigenschaften) in Form der mittleren aerodynamischen Sehne aus. Der Bereich kann also beispielsweise als 15..25 % MAC angegeben werden. Aber MAC ist ein theoretischer Wert, daher sind eine feste Station und physische Einheiten für Piloten und Servicepersonal oft bequemer.

Antworten (2)

Normalerweise wird die hintere Grenze durch die statische Stabilität bestimmt, während die vordere Grenze durch die Steuerkapazität des Höhenruders bestimmt wird (aber manchmal dynamische Stabilität: übermäßige statische Stabilität kann Schwingungen verursachen).

Ein schmaler Schwerpunktbereich würde also eher darauf hindeuten, dass die Höhenruder- und/oder Trimmkapazität nicht ausreicht, um mit dem weiter vorne liegenden Schwerpunkt fertig zu werden.

In der Praxis kann es jedoch andere Gründe geben, die Reichweite einzuschränken. Beispielsweise kann es einfach unmöglich sein, das Flugzeug so zu beladen (ohne die Belastungsgrenzen der Station zu überschreiten), dass der Schwerpunkt außerhalb des definierten Bereichs liegt. Ich denke, C152 ist nah dran. Oder, sagen wir, die Stall- oder Spin-Eigenschaften sind unbefriedigend, so dass die hintere Grenze weiter eingeschränkt werden kann, als es die normale Stabilität vorschreibt.

Unnötig zu erwähnen, dass eine künstliche Stabilitätserhöhung (einschließlich FBW) den Schwerpunktbereich erweitern kann, hauptsächlich durch eine entspanntere hintere Grenze.

Eine Erweiterung der Gründe ist der erwartete Nutzen des Flugzeugs. Der 162 ist ein kleiner Trainer mit 2 Sitzen nebeneinander und begrenztem Gepäckraum. Es ist einfach nicht möglich, den CG sehr weit zu bewegen. OTOH, eine Cessna 206 oder 210 mit drei Sitzreihen muss in der Lage sein, eine viel größere Vielfalt an Lademöglichkeiten unterzubringen – von 2 fetten Kerlen vorne bis zu einer sechsköpfigen Familie mit Gepäck.
Sie können Ihre Antwort verbessern, indem Sie Zeichnungen und Referenzen hinzufügen, um Ihre Antwort zu veranschaulichen und zu unterstützen. und weiterführende Lektüre anzubieten.
Würde man nicht erwarten, dass die statische Stabilität des Flugzeugs die Position der Mitte des zulässigen CG-Bereichs bestimmt, wobei sowohl die vorderen als auch die hinteren Grenzen durch die maximale Neigungssteuerungsautorität des Flugzeugs definiert werden?
@ Sean, nein. Die Mitte ist nicht wirklich irgendein Gleichgewicht oder das Optimum. Je weiter hinten der Schwerpunkt liegt, desto instabiler ist das Flugzeug. Um ein statisch instabiles Flugzeug zu steuern, benötigt man extrem schnell ansprechende Steuerungen (normalerweise von Computern gesteuert), aber nicht unbedingt "starke". Sicher, irgendwann wirst du wieder ans Limit stoßen, aber das liegt nicht daran, dass zu wenig Moment produziert wird; vielmehr, weil das Erreichen der Weggrenze Ihnen die Möglichkeit nimmt, weitere dynamische Korrekturen vorzunehmen, die zum Ausgleich von Instabilitäten unerlässlich sind. Dies gilt nur für wirklich instabile Klimaanlagen.

Die aerodynamische statische Stabilität wird durch den Abstand zwischen dem Schwerpunkt und dem neutralen Punkt des Flugzeugs gesteuert. Ein begrenzter Schwerpunktbereich hat per se nichts mit Stabilität zu tun. Jedes Flugzeug wird stabiler und steuerlastiger, wenn der Schwerpunkt nach vorne verlagert wird.

Zweisitzer mit wenig Zuladung, wie es bei LSA tendenziell der Fall ist, benötigen weniger Schwerpunktabweichungen als Viersitzer, die sowohl mit besetzten als auch mit unbesetzten Rücksitzen fliegbar sein sollten, ohne zusätzlichen Ballast hinzuzufügen. Ich würde vermuten, dass Cessna den CG-Verkehr noch mehr eingeschränkt hat, als sie den Skycatcher von seinen Flat-Spin-Tendenzen geheilt haben.

Für den Rest der Effekte lesen Sie bitte die Antwort von Zeus. Ich sehe keine Notwendigkeit, den Inhalt hier zu replizieren.

Zeigt die Differenz zwischen den vorderen und hinteren CG-Grenzwerten die Gesamtstabilität eines Flugzeugs an?
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