Wie wirkt sich der "Pendeleffekt" auf Doppeldecker aus?

Gestört – aber wie? Ein Starrflügelflugzeug in einer stationären Kurve ohne Seitenschlupf ist rollneutral. Es gibt keine Tendenz durch die Schwerkraft, die Rolle aufzurichten. Nicht für einen Eindecker. Nicht für einen Doppeldecker. Nicht für beliebig viele Festflügel.

Das letzte Bild im OP mit dem vertikalen Auftriebsvektor für das gerollte Flugzeug ist falsch: Der Auftriebsvektor lenkt mit dem Flügel ab und steht immer senkrecht dazu, zeigt also immer durch den CoG. Das Bild berücksichtigt nur das stabilisierende Moment der vertikalen Komponente$L_v$. und vernachlässigt praktischerweise das entgegengesetzte Moment der horizontalen Auftriebskomponente$L_h$, die dem rollenden Effekt der vertikalen Komponente magisch entgegenwirkt.

Gestörter Seitenschlupf verursacht durch$L_h$: Ja, dies verursacht ein aerodynamisches Rollmoment aus mehreren Mechanismen.

1. Interferenz Flügel/Rumpf Der Hochdecker neigt dazu, sich aufgrund der üblichen Schieberichtung in einer Kurve aufzurichten, ein Tiefdecker will die Querneigung vergrößern.

2. Flügel Dieder oder V-Form. Geschwindigkeit w in der Z-Achse des Flugzeugs, wenn der Flügel nicht perfekt auf den Luftstrom ausgerichtet ist.

3. Flügelfeger. Die seitliche Geschwindigkeit des Schiebens bewirkt unterschiedliche Relativgeschwindigkeiten über die beiden Flügelhälften.

Es wirkt sich auf einen Doppeldecker genauso aus wie auf einen Eindecker .

Gar nicht.

Den Pendeleffekt gibt es bei Flugzeugen nicht . Es funktioniert in Luftschiffen, aber nicht in schwereren als Flugzeugen.

Für eine richtige Diskussion sollten wir zuerst definieren, was ein Pendel ist. Nur dann kann festgestellt werden, ob ein solcher Effekt in Flugzeugen bestehen kann.

Lassen Sie uns die Definition auf Wikipedia stützen . Es steht dass

Ein Pendel ist ein Gewicht, das an einem Drehpunkt aufgehängt ist, so dass es frei schwingen kann.

Vielleicht lohnt es sich auch, genauer hinzuschauen, was ein Pivot ist: Ein Ding, an dem sich etwas dreht.

Das Pendel ist also an einem Drehpunkt befestigt, der es in der Schwebe hält und es ihm ermöglicht, frei zu schwingen. Das ideale Pendel hat seine ganze Masse in seinem massiven Pendel und daher sind Drehpunkt und Schwerpunkt nicht am selben Ort. Wenn der Schwerpunkt und der Drehpunkt zusammenfallen würden, könnte ein Pendel nur drehen, aber nicht schwingen. Und diese schwingende Bewegung ist es, worum es beim Pendel geht.

Jetzt für Flugzeuge: Hier haben wir keinen Drehpunkt. Alle Drehungen können nur um den Schwerpunkt herum stattfinden. Dies entspricht dem Pendel ohne Länge, das kein Pendel mehr ist.

Der Auftrieb ist die Summe aller senkrecht zur Bewegungsrichtung wirkenden Drücke. Der Auftrieb auf einem Flügel mit Querneigung wird auch damit querlaufen. Der Auftriebsvektor liegt immer noch in der Symmetrieebene des Flugzeugs in Querlage und hat keinen Hebelarm mit dem Schwerpunkt, wodurch kein aufrichtendes Rollmoment verursacht wird. Die Abbildung 34 Ihrer kopierten Buchseite ist einfach falsch. Der Autor wusste nicht, wovon er sprach.

Bearbeiten Sie speziell für @JohnK:

Ich habe hier eine Antwort zum Rollmanöver von Gleitschirmen hinzugefügt . Die Beschreibung sollte deutlich machen, dass keine Pendelwirkung vorliegt. Vielmehr ist das Ganze ziemlich ähnlich wie bei der Rollkontrolle im Hängegleiter, wo der Auftrieb seitlich verschoben wird, um ein Ungleichgewicht zu erzeugen, aber dann wieder auf wunderbare Weise anders. Die folgende Diskussion würde es mir nicht erlauben, meine Gedanken so detailliert zu erläutern.

Pendeleffekt ist ein bisschen irreführend. Was als "Pendeleffekt" bezeichnet wird, ist eigentlich nur ein günstiges Rollmoment, das beim Schieben erzeugt werden kann, wenn der Massenschwerpunkt weit vom seitlichen aerodynamischen Zentrum entfernt ist, was bei normalen Flugzeugen nicht wirklich vorhanden ist.

Gleitschirme hingegen, die in einer Art auf den Kopf gestellten alternativen Steuerwelten agieren, nutzen diesen Effekt, um Seitenstabilität zu erreichen und zu drehen. Ein Gleitschirm dreht sich durch Rutschen, wobei das Rutschen durch Erhöhen des Auftriebs und des Luftwiderstands auf der Wendeseite entsteht, wenn Sie die Hinterkante mit Bremsbetätigung nach unten ziehen (Sie interessieren sich nur für die Erhöhung des Luftwiderstands, nicht für die Erhöhung des Auftriebs, die funktioniert gegen Sie - Sie interessieren sich nur für die Erhöhung des Auftriebs, wenn Sie beide Bremsen zusammen zum Verlangsamen und Flaren verwenden).

Wenn Sie dies tun (auf einer Seite bremsen, um in diese Richtung zu drehen), wird tatsächlich ein kleines aerodynamisches Rollmoment in die entgegengesetzte Richtung der Kurve erzeugt (wie der Versuch, ein Flugzeug nach rechts zu drehen, indem nur die rechte Klappe und das Querruder abgesenkt werden - funktioniert nicht so gut in diesem Fall), aber weil der Schwerpunkt mehr oder weniger unten ist, wo der Pilot ist, und das seitliche aerodynamische Zentrum irgendwo oben am Flügel ist, überwältigt die seitliche Kraft auf den Piloten zur Außenseite der Kufe massiv der durch die Bremsbetätigung erzeugte Differenzauftrieb und rollt das Segelflugzeug nach rechts. Und man kann sagen, dass es sich irgendwie wie ein Pendel verhält.

Man könnte sagen, dass Gleitschirme diesen Effekt ausnutzen, um durch ungünstiges Gieren in die falsche Richtung zu drehen, was eine Steuerung mit Eingaben ermöglicht, die scheinbar der normalen Welt entgegengesetzt sind (Rechtsdrehen durch Absenken des rechten Querruders sozusagen).

Außerdem erzeugt die Masse weit unterhalb des Flügels einen starken Zentrierungseffekt (Sie hängen im Grunde an einem Fallschirm, der vorwärts gleiten kann) und wenn ein spontaner Seitenschlupf auftritt, ist der erholsame Rollmoment sofort. Auf diese Weise sollen Gleitschirme auch auf magische Weise in der Lage sein, eine sehr starke Gierstabilität ohne Wetterfahnenelemente wie eine Flosse oder einen Sweep zu erreichen. Gieren und Rollen sind aufgrund der Masse 15 Fuß darunter stark miteinander verbunden.

Man könnte also sagen, dass es einen Pendeleffekt gibt, aber er funktioniert nur für Gleitschirme oder vielleicht ein verrücktes Flugzeug, bei dem der größte Teil seiner Masse in einem konzentrierten Pendelgewicht am Fuß einer langen starren Stange liegt, die sich darunter erstreckt, mit dem größten Teil seiner Oberfläche oben. In jedem normalen Flugzeug liegen das seitliche aerodynamische Zentrum und der Schwerpunkt zu nahe beieinander, als dass dieser Effekt die anderen Kräfte überwältigen könnte, und sind unbedeutend, wenn sie überhaupt existieren.

Das Problem hier ist "gestört" im Gegensatz dazu, absichtlich in eine Kurve gerollt und gegiert zu werden.

Erstaunlicherweise wird das Konzept des „Pendels“ auch mehr als 120 Jahre nach Beginn des Fliegens schwerer als Luft immer noch diskutiert.

Der Schlüssel ist die Masse des Objekts im Verhältnis zu seiner Oberfläche.

Nehmen wir 3 Hochdecker, einen einfachen Papierflieger, eine Cessna 172 und die mächtige Antonov 225. Nach einer Störung rutscht der Papierflieger sofort aus und korrigiert sich aufgrund seines geringen Gewichts. Dieder hilft Papierfliegern. Das Anbringen einer Büroklammer an der Unterseite funktioniert nicht annähernd so gut. Jetzt die Cessna 172. Sie hat eine Kombination aus V-Form und Pendel. Aufgrund seiner größeren Masse dauert es merklich länger, um eine signifikante Seitenschlupfgeschwindigkeit zu erreichen, und nutzt den Versatz des Schwerpunkts und des Zentrums des vertikalen Auftriebs in größerem Maße. Jetzt die Antonov 225. Stellen Sie sich eine Wippe mit 700 Tonnen auf der einen Seite und jemandem auf der anderen Seite vor, der nach oben drückt. In der Tat ein sehr starkes Drehmoment.

Der genaue Mechanismus der Rollstabilität variiert also von Flugzeug zu Flugzeug.

Bei einem Doppeldecker vergleichen Sie einfach den NET-Druckmittelpunkt mit der CG-Position, aber denken Sie daran, dass sowohl aerodynamische als auch Gravitationskräfte die Stabilität bestimmen.

Hier ist ein Bild von einem, der ein Mono-Flugzeug in einem Seitenwind-Freiflug handlich verprügelt hat.