Warum haben Tiefdecker eine höhere V-Form als Hochdecker?

Es gibt mehrere Quellen für ein schlupfinduziertes Rollmoment:

1. Der Diederwinkel$\nu$des Flügels, wodurch der lokale Anstellwinkel vergrößert wird$\alpha$am Luvflügel gem$\Delta\alpha = \beta\cdot sin\nu$;$\beta$der Winkel des Seitenschlupfes ist,
2. Der Sweep-Winkel$\varphi$des Flügels , was bei einem Seitenschlupf ein Entstreichen des Luftstroms über den Luvflügel (und einen erhöhten Sweep-Effekt auf den Leeflügel) bewirkt. Die lokale Änderung des Anstellwinkels ist$\Delta\alpha = (cos(\varphi±\beta)-cos\varphi)\cdot(\alpha-\alpha_0)$und ist proportional zum Anstellwinkel,
3. Die Querströmung um den Rumpf (siehe Skizze unten zur Veranschaulichung, sorry, hier keine einfache Formel) und
4. Die Lage des Seitenleitwerks, genauer gesagt die Seitenkraft, die durch einen Schwimmwinkel in Bezug auf die Lage des Schwerpunkts auf es ausgeübt wird. Dieser Effekt diktierte die Anhedrale von Flugzeugen wie dem F-104 Starfighter .

Bitte lesen Sie diese Antwort für eine vollständigere Erklärung von Effekt 3. Die folgende Skizze stammt aus der verknüpften Antwort und zeigt eine hohe und eine niedrige Flügelkonfiguration im Seitenschlupf. Die dünnen blauen Pfeile zeigen die seitliche Komponente des Luftstroms an$v_{\infty}\cdot sin\beta$.

Am Ende ist ein gewisses Rollen aufgrund von Seitenschlupf gut, aber zu viel muss vermieden werden, und die Dieder werden verwendet, um die anderen Effekte so zu ergänzen, dass die Summe genau richtig ist. Ein hoher Flügel sorgt bereits für ein gewisses positives Rollmoment durch Seitenschlupf (negativ$c_{l_{\beta}}$: Wenn Sie das Seitenruder nach links ausschlagen, sollte der resultierende Seitenschlupf das Flugzeug auch nach links rollen), sodass der Flügel (durch Dieder) nicht so viel beitragen muss wie bei Tiefdeckern.

Eine V-Form (oder sogar ein niedriger Schwerpunkt) wird das Flugzeug nicht waagerecht rollen: Es gibt keinen aerodynamischen Weg, dies zu erreichen! Die Dieder geben Ihnen nur dann einen rollenden Moment, wenn das Flugzeug seitlich rutscht.

Hochdecker haben aufgrund ihres vertikalen Schwerpunkts unter dem Flügel bereits eine bessere Rollstabilität als Tiefdecker (mit vertikalem Schwerpunkt über dem Flügel).

Aus einer anderen Quelle als Wikipedia :

Befindet sich der Schwerpunkt unterhalb des Flügels, neigt das Gewicht dazu, die aufrechte Position wiederherzustellen. Dies ist als Pendelstabilität oder Kieleffekt bekannt. Liegt der Schwerpunkt über dem Flügel, wirkt das Gewicht destabilisierend.

Peter Kampf hat Recht – das Flugzeug kennt den Unterschied zwischen der Schwerkraft und den g-Kräften (Beschleunigung), die es in einer Kurve erfährt, nicht. Wenn der Ball zentriert ist, bedeutet dies, dass "Schwerkraft / Beschleunigung" "gerade nach unten" an der Flugzeugzelle zieht ("nach unten" aus der Perspektive des Flugzeugs, nicht aus der Perspektive des Horizonts). Das Flugzeug ist nicht in der Lage, irgendeine andere Schwerkraft zu „sehen“, weil Schwerkraft dasselbe wie Beschleunigung ist. Wenn Sie sich also in einer perfekt ausbalancierten Kurve mit zentriertem Ball befinden, ist die von der Erde kommende Schwerkraft nicht relevant, außer da sie mit der Beschleunigung der Kurve verbunden ist, um eine neue "Abwärts" -Richtung für das Flugzeug zu erzeugen.

Um dies besser zu verstehen, müssen Sie sich das gleiche "Gedankenexperiment" vorstellen, das Einstein verwendete, als er anfing, Schwerkraft als bloße Beschleunigung und nicht mehr zu verstehen. Er steckte einen Mann in eine geschlossene Kiste, die im Raum schwebte, wobei der Mann in der Mitte der Kiste schwebte. Dann hängte er ein Seil an die Kiste und beschleunigte die Kiste sanft in eine Richtung, wobei er die Schwerkraft simulierte. Aus der Perspektive des Mannes in der geschlossenen Kiste hätte es auf der Erdoberfläche sitzen können. Alles über Beschleunigung und Schwerkraft war aus der Perspektive des Mannes in der Kiste identisch. Dies half Einstein zu erkennen, dass die Schwerkraft nicht „wie“ die Beschleunigung ist. Schwerkraft IST Beschleunigung. Wenn Sie also die Beschleunigung (Richtungsänderung in einer Kurve; Zentrifugalkraft) verwenden, um die Richtung von "nach unten" in einer Kurve zu ändern, Das Flugzeug kennt absolut nicht den Unterschied zwischen dem wahren "Down" und seinem neuen "Down", wie es durch die Drehbeschleunigung eingestellt wird. Die Schwerkraft kann das Pendel des Rumpfes nicht in eine andere Richtung nach unten "ziehen" als in die Richtung "nach unten", die durch die Kugel in Ihrer Wende- und Querneigungsanzeige angezeigt wird. Die Dieder und der Pendeleffekt des Rumpfes können die Flügel also nur dann wieder in die Horizontale rollen, wenn die Kurve nicht perfekt koordiniert ist, dh der Ball in die richtige Richtung "unten" und nicht in die Richtung "unten" des Flugzeugs gerollt ist. Also ist das Fliegen mit den Füßen flach auf dem Boden vielleicht doch keine so schlechte Sache. das Pendel des Rumpfes nach unten in eine andere Richtung als die Richtung "nach unten", wie durch den Ball in Ihrer Kurve und Querneigungsanzeige angezeigt. Die Dieder und der Pendeleffekt des Rumpfes können die Flügel also nur dann wieder in die Horizontale rollen, wenn die Kurve nicht perfekt koordiniert ist, dh der Ball in die richtige Richtung "unten" und nicht in die Richtung "unten" des Flugzeugs gerollt ist. Also ist das Fliegen mit den Füßen flach auf dem Boden vielleicht doch keine so schlechte Sache. das Pendel des Rumpfes nach unten in eine andere Richtung als die Richtung "nach unten", wie durch den Ball in Ihrer Kurve und Querneigungsanzeige angezeigt. Die Dieder und der Pendeleffekt des Rumpfes können die Flügel also nur dann wieder in die Horizontale rollen, wenn die Kurve nicht perfekt koordiniert ist, dh der Ball in die richtige Richtung "unten" und nicht in die Richtung "unten" des Flugzeugs gerollt ist. Also ist das Fliegen mit den Füßen flach auf dem Boden vielleicht doch keine so schlechte Sache.