Ich habe das Glider Flying Handbook der FAA, 2013 (FAA-H-8083-13A) gelesen. In Kapitel 3 ("Aerodynamik des Fluges") behandelt das Buch die Stabilität. Auf Seite 3-12 heißt es:
Die Dieder ist der Aufwärtswinkel der Flügel von einer horizontalen Achse (Vorder-/Rückansicht) des Flugzeugs. Wenn ein Segelflugzeug entlangfliegt und auf Turbulenzen trifft, sorgt die V-Form für positive seitliche Stabilität, indem sie mehr Auftrieb für den unteren Flügel bereitstellt und den Auftrieb am angehobenen Flügel verringert. Wenn sich ein Flügel absenkt, nähert er sich der Senkrechten zur Oberfläche und Ebene. Da es näher an der Ebene und senkrecht zur Gewichtskraft liegt, wirkt der erzeugte Auftrieb direkt der Gewichtskraft entgegen. Dies muss sofort mit dem höheren und jetzt stärker geneigten Flügel verglichen werden, der sich auf die Gewichtskraft bezieht. Der Auftrieb des höheren Flügels relativ zur Gewichtskraft ist jetzt aufgrund des Vektorwinkels geringer. Dieses Ungleichgewicht des Auftriebs bewirkt, dass der untere Flügel ansteigt, wenn der höhere absinkt, bis der Auftrieb ausgeglichen ist, was zu einem Horizontalflug führt.
Das klingt für mich nicht richtig.
Dieser Absatz besagt, dass der abgesenkte Flügel mehr Auftrieb und der angehobene Flügel weniger Auftrieb hat. Das ist nicht wahr, oder? Die Höhe des Auftriebs hängt nur von der Fluggeschwindigkeit und dem Anstellwinkel eines Flügels ab, nicht vom Querneigungswinkel des Flügels .
Der Absatz erklärt dann, dass der abgesenkte Flügel mehr Auftrieb erzeugt als der angehobene Flügel. Ich denke, das stimmt, ist aber nicht relevant, da der Auftrieb nicht der einzige Auftrieb ist, der zum Rollmoment beiträgt. Das Rollmoment hängt vom Gesamtauftrieb (und der Richtung des Auftriebs) ab.
Alles in allem denke ich, dass die Dieder kein stabilisierendes Rollmoment erzeugen können, wie es das Buch sagt. Jeder stabilisierende Effekt muss von einem Unterschied in der Fluggeschwindigkeit oder dem Anstellwinkel zwischen den beiden Flügeln herrühren.
Ist die Beschreibung der Dieder im Buch korrekt?
Tanner, Sie haben Recht, wenn Sie sagen, dass der Auftrieb nicht vom Querneigungswinkel abhängt. Der Auftrieb wird durch eine Druckdifferenz verursacht, und Druck kann nur senkrecht zu einer Oberfläche wirken. Daher ändert sich der Auftrieb an jedem Flügel und seinem Hebelarm zum Schwerpunkt nicht mit der Querneigung und es wird kein "korrigierendes" Rollmoment erzeugt .
Was stattdessen passiert , ist eine Seitenkraft aus dem Querneigungswinkel des Flügels, die das Flugzeug seitwärts beschleunigt. Dies wiederum führt zu einem Seitenschlupfzustand, und erst jetzt zeigt sich ein Dieder-Effekt: Indem der Anstellwinkel auf jeder Seite unterschiedlich geändert wird, erzeugt der Seitenschlupf in Kombination mit der Dieder ein korrigierendes Rollmoment.
Wie Sie richtig beobachten, kann eine stabilisierende Wirkung nur durch einen unterschiedlichen Anstellwinkel zwischen beiden Flügeln entstehen, und das tritt nur bei einem Seitenschlupf auf .
Die Analyse des Fragestellers ist korrekt, und der Absatz im "Glider Flying Handbook" der FAA ist nicht korrekt. Dasselbe gilt für jede "Erklärung" der Dieder, die sich nicht auf den Unterschied im Anstellwinkel zwischen den beiden Flügeln stützt, die durch Seitenschlupf erzeugt werden.
Darüber hinaus ist es wichtig anzumerken, dass der Seitenschlupf nicht einfach dadurch erklärt werden kann, dass der geneigte Auftriebsvektor bei Schräglage eines Flugzeugs eine seitliche Komponente enthält oder dass "aus Sicht des Flugzeugs der Auftrieb immer noch in der Ebene von wirkt Symmetrie, aber die Schwerkraft bewirkt und wird es nicht zum seitlichen Abrutschen bringen", wie manchmal behauptet wird. (Zum Beispiel finden wir etwas Ähnliches in Martin Simons 'bekanntem Buch "Model Aircraft Aerodynamics" sowie in vielen anderen Quellen.) Das sind im Wesentlichen eher aristotelische Konzepte als Newtonsche Konzepte. Eine kontinuierliche seitliche Nettokraftkomponente verursacht eine Drehung, keinen Seitenschlupf. Kraft verursacht Beschleunigung, keine stetige Seitwärtsbewegung, und Wenden ist eine Krümmung der Flugbahn, die eine Form der Beschleunigung darstellt.
Ideen zur tatsächlichen Ursache des Seitenschlupfs während des Schrägflugs finden Sie in dieser verwandten Antwort. Wie funktioniert der Diederwinkel?
Die „Erklärung“ der V-Form ist nur einer von mehreren auffälligen Fehlern im „Glider Flying Handbook“ der FAA. Zum Beispiel enthält es nicht einmal eine genaue Darstellung des LDW-Vektordreiecks, um zu erklären, warum das L/D-Verhältnis das gleiche ist wie das Gleitverhältnis in ruhender Luft – ein solches Diagramm ist grundlegend für das Verständnis des Gleitflugs. Es wird auch behauptet, dass es aufgrund der resultierenden Schlupf-Roll-Kopplung gefährlich ist, Segelflugzeuge mit gepfeilten Vorderkanten zu rutschen – wobei die viel größere Schlupf-Roll-Kopplung, die durch die Dieder erzeugt wird, völlig übersehen wird (z. B. jedes moderne Glasschiff außer Fox, Swift usw.). und/oder hohe Tragflächenplatzierung (z. B. 2-33, 2-22) in einem typischen Segelflugzeug.
Ja, das ist richtig. Stellen Sie sich ein Flugzeug mit einer positiven 5°-V-Form an den Flügeln vor. Wenn der Auftrieb, den die Tragflächen erzeugen, senkrecht zu ihrer Spannlinie ist, bedeutet dies, dass im Horizontalflug die Auftriebskraft parallel zur Hochachse des Flugzeugs für beide Flügel L * cos (5 °) beträgt. Wenn das Flugzeug um 30° nach links gerollt wird, dann ist der vom linken Flügel parallel zur Schwerkraft erzeugte Auftrieb L * cos(25°), während der vom rechten Flügel erzeugte Auftrieb L*cos(35°) ist. Dieses Ungleichgewicht beim Auftrieb verursacht ein Moment um den Schwerpunkt des Flugzeugs, wodurch es auf die Ebene zurückrollt und sowohl eine positive seitliche statische als auch dynamische Stabilität bietet.
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