Ist Heben im Horizontalflug gleich schwer?

Wenn Sie das Flugzeug als Ganzes betrachten, entspricht der Auftrieb im Horizontalflug dem Gewicht. Dies muss nach den Gesetzen der Physik wahr sein.

Wenn Sie jedoch die Kräfte zerlegen, ist der von den Flügeln erzeugte Auftrieb nicht notwendigerweise gleich dem Gewicht des Flugzeugs. Der Auftrieb wird auch vom Körper (wenn auch sehr ineffizient) und vom Heck erzeugt. Die meisten horizontalen Stabilisatoren erzeugen einen negativen Auftrieb, aber einige (z. B. der A380) erzeugen einen positiven Auftrieb.

Wenn wir die Tatsache ignorieren, dass der Rumpf Auftrieb erzeugt, und eine Konfiguration annehmen, bei der das Heck eine Abwärtskraft erzeugt, dann haben Sie Recht. Aber der Rumpf erzeugt Auftrieb. Moderne Flugzeugdesigns verwenden Software, um dies zu berücksichtigen.

Was genau Sie mit „Lift“ meinen, ist wichtig, um diese Frage zu beantworten. Beim unbeschleunigten Flug (konstante Geschwindigkeit, konstante Steig- oder Sinkgeschwindigkeit, einschließlich Horizontalflug) sind alle Kräfte auf das Flugzeug ausgeglichen – vorwärts gleich rückwärts, oben gleich unten und links gleich rechts. Gewicht ist im Allgemeinen eine nach unten gerichtete Kraft, nach oben heben, nach hinten ziehen, nach vorne schieben, und seitliche Kraft ist im Allgemeinen minimal, kommt aber von Dingen wie der Rudertrimmung oder den verschiedenen Kräften, die am P-Faktor beteiligt sind (dies ändert sich auch je nachdem, wie Sie „nach oben“ definieren ", da der Auftrieb in einer Kurve zu einer teilweise seitwärts gerichteten Kraft wird, wenn "oben" durch etwas außerhalb des Flugzeugs definiert wird, z. B. Erde).

Wenn Sie mit Auftrieb die Summe aller aerodynamischen Kräfte nach oben / unten meinen (so neige ich dazu, im Allgemeinen darüber nachzudenken, obwohl dies technisch nicht korrekt ist- siehe Fußnote oder verlinkter Artikel) und mit "oben" meinen Sie "direkt vom Erdschwerpunkt entfernt", dann ja, der Auftrieb entspricht dem Gewicht des Flugzeugs im unbeschleunigten Flug. Es kann einen gewissen negativen Auftrieb geben (wie Sie in Ihrem Beispiel sagen, die 10.000 Pfund Heckkraft), aber dies wird durch zusätzlichen Auftrieb über das Gewicht des Flugzeugs ausgeglichen - das heißt, wenn die Summe aller nach unten gerichteten aerodynamischen Kräfte ist 10.000 Pfund und das Flugzeug 100.000 Pfund wiegt, dann muss die Summe aller nach oben gerichteten aerodynamischen Kräfte 110.000 Pfund betragen. Wenn wir jedoch von der Summe der Kräfte sprechen, müssen wir daran denken, sie wie die Vektoren zu behandeln, die sie sind – also sind 110.000 Pfund Auftrieb plus 10.000 Pfund Abwärtsauftrieb gleich 100.000 Pfund Nettoauftrieb – das Gewicht des Flugzeugs.

Wenn Ihre Definition des Auftriebs den von den Triebwerken erzeugten nicht enthält (dh "vertikale Schubkomponente") oder wirklich, wenn Sie eine andere Definition verwenden, ohne sie auf Sonderfälle zu beschränken, kann dies zutreffen oder nicht - wenn Die vertikale Komponente ist Null (sie ist normalerweise klein, aber wahrscheinlich nicht ganz Null), dann entspricht der Gesamtauftrieb dem Flugzeuggewicht für einen unbeschleunigten Flug. Wenn es ungleich Null ist, entspricht der Auftrieb plus die vertikale Schubkomponente dem Gewicht, aber der Auftrieb allein entspricht im unbeschleunigten Flug nicht dem Gewicht.

Fußnote zur Definition von „Auftrieb“: Die technische Definition der Auftriebskraft ist die Kraftkomponente, die von einem an ihm vorbeiströmenden Fluid auf einen Körper ausgeübt wird und die senkrecht zur Strömung des Fluids steht – meine Definition würde also den Widerstand eines Fallens beinhalten Körper als "Auftriebskraft", was er nicht ist.

Kurze Antwort: Nein

Lange Antwort:

Im realen Flug ist das Kräftegleichgewicht in der Z-Achse etwas komplexer. Sie sollten auch die Wirkung der verschiedenen Winkel und Schubkomponenten berücksichtigen, wie die nächste Abbildung zeigt:

Die Gleichung sollte lauten:

Betrachten wir einen statischen Flug ohne normale Beschleunigung und unter Berücksichtigung kleiner Werte für die Winkel; die Lift Force wäre$L = W-T*alpha$

Ja. Auftrieb ist gleich Gewicht im Horizontalflug.

Besser könnte man sagen, dass bei einem stationären Horizontalflug die aerodynamischen Kräfte (einschließlich der Vortriebskraft) und die Körperkraft im Gleichgewicht sind.

Die aerodynamische Kraft umfasst den Auftrieb, der durch den Flügel, den Rumpf, die vom Stabilisator usw. erzeugte Abwärtskraft erzeugt wird. In Ihrem Fall entspricht der Auftrieb also dem Gewicht plus der Abwärtskraft des Hecks.

Schub hast du auch vergessen. Insbesondere mit vektorisiertem Schub bei langsamer Geschwindigkeit können Sie einen Horizontalflug mit einem hohen Anstellwinkel / Schubvektor erzielen, und der größte Teil des Gewichts wird durch Schub ausgeglichen. zB diese Harrier beim Übergang in den Horizontalflug

Es kann davon ausgegangen werden, dass der Nettoauftrieb in einem Winkel von 90 Grad zur Geschwindigkeit wirkt. Der Nettoauftrieb umfasst Beiträge von Flügeln, Heck, Canards, Bremsen, Klappen und Körper, von denen einige nach oben oder unten wirken können. Gewicht wirkt nach unten. Der Schub kann in einem Winkel zur Geschwindigkeit wirken, entweder aufgrund der Neigung oder der Vektorisierung. Je nach Steigung oder Vektorisierung kann der Schub also eine vertikale Komponente haben, die gegen einen Teil des Gewichts wirkt, selbst wenn die Geschwindigkeit horizontal und der Nettoauftrieb vertikal ist.