Wie funktioniert die Gleitschirmsteuerung?

Ich denke, die Antworten vernachlässigen bisher die Krümmung des Gleitschirmsegels. Eine Änderung des Auftriebs an den Spitzen erzeugt ein Ungleichgewicht der Seitenkraft, die durch die nach unten gerichteten Spitzen verursacht wird. Diese Seitenkraft zieht das Segel seitwärts und bewirkt, dass die Segel-Pilot-Kombination rollt.

Um meinen Standpunkt zu veranschaulichen, habe ich dieses Bild schamlos kopiert und Vektoren senkrecht zur Segeloberfläche hinzugefügt, wie folgt:

Jetzt werden Sie sehen, warum ich ein Foto verwendet habe: Die Segelspitzen sind fast vertikal, sodass die Seitenkraft, die durch das Herunterziehen der lokalen Hinterkante verursacht wird, einen beträchtlichen Hebelarm mit dem Schwerpunkt hat (von dem ich annehme, dass er in der Nähe des Kopfes des Piloten liegt ). Die grafische Darstellung von @Ken verbirgt dieses Detail und zeigt den Hebelarm nicht an.

Diese Seitenkraft wird zwei Dinge tun:

1. Es zieht das Segel seitwärts, so dass es sich von einer Position senkrecht über dem Schwerpunkt wegbewegt.
2. Er bringt die gesamte Segel-Piloten-Anordnung ins Rollen, in diesem Fall im Uhrzeigersinn (aus Sicht des Betrachters).

Als nächstes wird der erhöhte Widerstand auf der heruntergezogenen Seite diesen Teil des Segels verzögern, wodurch ein Giermoment und eine Gierrotation hinzugefügt werden, die nun den Querneigungswinkel stabilisieren . Der ganze Gleitschirm dreht sich. Beim Quergleiter kompensiert die Seitenkraftkomponente der Auftriebskraft die Zentrifugalbeschleunigung (rotierendes Bezugssystem) bzw. erzeugt die Zentripetalbeschleunigung (festes Bezugssystem), die die Gierrotation am Leben erhält.

Auch hier wird die Wankbewegung durch eine seitliche Verschiebung des Auftriebsvektors eingeleitet, jedoch wirkt die vertikale Auftriebskomponente der gewünschten Wankbewegung entgegen. Für das Rollmoment ist nur die Seitenkraft verantwortlich, die aufgrund der Neigung des Segels dominiert.

Das Verlassen der Kurve wird erreicht, indem dasselbe getan wird, nur in umgekehrter Richtung.

Jetzt zur Pitch-Steuerung : Ziehen Sie die Hinterkante auf beiden Seiten nach unten, um die Wölbung und den Auftrieb zu erhöhen, sodass der Gleitschirm steigt und der zusätzliche Widerstand das Segel verzögert. Dies bewirkt eine Nickbewegung um den Schwerpunkt herum und bremst den Gleitschirm weiter ab. Das Entlasten der Tragegurte reduziert Wölbung, Auftrieb und Luftwiderstand, sodass das Segel beschleunigt und der gesamte Gleitschirm um seinen Schwerpunkt nach unten neigt.

Daher erfolgt jede Drehung um den Schwerpunkt. Dazu bedarf es keiner hypothetischen Pendelbewegung oder „Pendelwirkung“, die es nicht gibt und ohnehin ein Trugschluss ist.

Oh, und ein letztes Wort für die Anhänger des Pendeleffekt-Kults: Es ist mir egal, dass Sie ablehnen, was Sie nicht verstehen. Bitte argumentieren Sie logisch und unter Beachtung der physikalischen Gesetze. Dies birgt jedoch die klare Gefahr, dass Sie Ihren Glauben verlieren. Entschuldigung für jeden Orientierungsverlust in Ihrem Leben. Diese Richtung war sowieso falsch.

Während eines der Bedienelemente gezogen wird, wird die Hinterkante abgesenkt. Dies senkt auch den hinteren Teil der Flügelschnur und erhöht den Anstellwinkel. Ich würde erwarten, dass dies auch den Auftrieb dieses Teils des Flügels erhöhen würde, was zum Anheben führt.

Das ist richtig.

Aber mit dem Auftrieb steigt auch der Luftwiderstand . Dadurch dreht sich der Fallschirm in die Richtung, in der die Steuerung gezogen wird.

Da der Körper des Piloten (noch) nicht drehen will, "schwingt" er in die vorherige Richtung aus und zwingt die andere Seite des Fallschirms, sich über die zu drehende Seite zu heben, obwohl der Auftrieb hier geringer ist ...

Aber trotzdem... Sollte der "gebremste" Flügel nicht zumindest kurz und leicht anheben, wenn mehr Auftrieb vorhanden ist? – Benutzer3634713

Ja, aber es wird durch die Kraft des "Schwingkörpers" des Piloten in die andere Richtung überwogen. Dies liegt daran, dass das Gewicht des Piloten beim "Ausschwingen" mehr auf dem inneren "Flügel" (wohin die Kurve geht) und dem "äußeren Flügel" schleift, der Fallschirm weniger stützt, daher wird das Verhältnis von unterstütztem Gewicht zu Auftrieb dann besser am "Außenflügel".

Und warum wird dies in anderen Flugzeugen mit konventionellen Querrudern nicht erlebt? Was ist bei Gleitschirmen anders? – Benutzer3634713

Ein Konversionsflugzeug hat seinen "Referenzpunkt" (wo alle Kräfte praktisch einwirken) höchstens auf der gleichen Ebene (in der Höhe), auf der die Flügel montiert sind. Daher spielen "Swing-Effekte" keine so große Rolle.

Der „Referenzpunkt“ eines Gleitschirmfliegers liegt mehr als eine Spannweite unter der „Flügelhöhe“.

Ich habe auch kürzlich mit dem Gleitschirmfliegen begonnen und mich mit etwas Hintergrundwissen in Aerodynamik davon überzeugt, dass der Grund, warum Gleitschirme diese kontraintuitive Reaktion erfahren (Rechtskurve von einer sogenannten linken Querruderauslenkung), darin besteht, dass sich die Richtung des Auftriebs ändert radial vom Gesamtschwerpunkt des Fahrzeugs, der ungefähr auf der Brust des Piloten liegt. Um einige der obigen Kommentare zu erweitern, stellen Sie sich die Auftriebsfläche als einen Bogen mit konstantem Abstand vom Schwerpunkt vor (ich weiß, dass das nicht ganz richtig ist, insbesondere für Hochleistungssegelflugzeuge, aber es ist nah), mit nach außen gerichteten Auftriebskomponenten, die über die gesamte Spannweite verteilt und ausgerichtet sind radial vom CG. Wenn Sie die Größe der Auftriebskomponenten auf der rechten Seite erhöhen, da die rechte Hinterkante durch eine rechte Bremseingabe nach unten gezogen wird, zeigen sie immer noch direkt vom Piloten / CG weg. daher wenden sie KEIN NETTO-ROLLMOMENT relativ zum Schwerpunkt an. Die Auftriebskomponenten eines Flugzeugflügels sind im Wesentlichen tangential, dh senkrecht zu ihrem Arm vom Schwerpunkt, so dass sie zusätzlich zum Auftrieb aufgrund der Auslenkung des rechten Querruders nach unten auch viel linkes Rollmoment erzeugen. Der beigefügte Cartoon zeigt, warum der primäre Rolleffekt des Querruders bei einem herkömmlichen Flugzeug bei einem Gleitschirm vernachlässigbar ist und der Drag / Gier-Effekt die meiste Arbeit erledigt. Das Giermoment giert das Segelflugzeug nach rechts, was einen linken Seitenschlupf entwickelt. Dieser Seitenschlupf verursacht eine rechte Kraft auf den Flügel, der jetzt einen langen Arm über dem Schwerpunkt hat, und rollt den Schirm nach rechts, wodurch unsere Pendelkurve beginnt. so erzeugen sie zusätzlich zum Auftrieb aufgrund des Ausschlags des rechten Querruders nach unten auch viel Rollmoment nach links. Der beigefügte Cartoon zeigt, warum der primäre Rolleffekt des Querruders bei einem herkömmlichen Flugzeug bei einem Gleitschirm vernachlässigbar ist und der Drag / Gier-Effekt die meiste Arbeit erledigt. Das Giermoment giert das Segelflugzeug nach rechts, was einen linken Seitenschlupf entwickelt. Dieser Seitenschlupf verursacht eine rechte Kraft auf den Flügel, der jetzt einen langen Arm über dem Schwerpunkt hat, und rollt den Schirm nach rechts, wodurch unsere Pendelkurve beginnt. so erzeugen sie zusätzlich zum Auftrieb aufgrund des Ausschlags des rechten Querruders nach unten auch viel Rollmoment nach links. Der beigefügte Cartoon zeigt, warum der primäre Rolleffekt des Querruders bei einem herkömmlichen Flugzeug bei einem Gleitschirm vernachlässigbar ist und der Drag / Gier-Effekt die meiste Arbeit erledigt. Das Giermoment giert das Segelflugzeug nach rechts, was einen linken Seitenschlupf entwickelt. Dieser Seitenschlupf verursacht eine rechte Kraft auf den Flügel, der jetzt einen langen Arm über dem Schwerpunkt hat, und rollt den Schirm nach rechts, wodurch unsere Pendelkurve beginnt. die einen linken Seitenschlupf entwickelt. Dieser Seitenschlupf verursacht eine rechte Kraft auf den Flügel, der jetzt einen langen Arm über dem Schwerpunkt hat, und rollt den Schirm nach rechts, wodurch unsere Pendelkurve beginnt. die einen linken Seitenschlupf entwickelt. Dieser Seitenschlupf verursacht eine rechte Kraft auf den Flügel, der jetzt einen langen Arm über dem Schwerpunkt hat, und rollt den Schirm nach rechts, wodurch unsere Pendelkurve beginnt.

Ich denke, dass der Pilot durch sanftes Herunterziehen auf einer Seite eine Kette von Verhaltensweisen beeinflusst, die die Wende verursachen.

1- Das Ziehen der Bremse auf einer Seite, sagen wir der rechten Seite, führt zu einer Verringerung des Auftriebs auf dieser Seite, auch wenn es den Anstellwinkel erhöht, da es diese Seite dazu zwingt, eher wie ein Fallschirm als wie ein Flügel zu funktionieren, mit sofortiger Erhöhung des Luftwiderstands und was noch wichtiger ist, senkt die gleiche Seite und gibt der anderen Seite einen besseren Ungleichgewichtsauftrieb.

2- Dann schwingt der zusätzliche Auftrieb auf der linken Seite den Piloten nach oben und nach links, wodurch der gesamte Fallschirm nach links geneigt und gedreht wird.

Jeder, der ein schweres Fahrrad hatte, weiß, dass man, wenn man nach links abbiegen möchte, die linke Seite des Griffs nach vorne drückt oder die rechte Seite hineinzieht, was völlig kontraintuitiv ist.

Ich denke, das Plus an Luftwiderstand nach rechts (nach rechts ziehen) hat mehr Wirkung als das Erhöhen des Auftriebs auf der rechten Seite. Hm, aber ein Flugzeug würde es auch tun. Ich denke, das Trägheitsmoment spielt eine Rolle. Stellen Sie sich vor, ein Flugzeug hätte eine riesige Masse, die 10 m unterhalb montiert ist. Beim Lenken nach rechts (linkes Querruder nach unten) würde es den linken Flügel anheben. Aber es kann nicht wegen des großen Trägheitsmoments. Damit wäre die Widerstandserhöhung des linken Querruders wirksam und es kommt zu einer Gierbewegung nach links. Könnte das eine Erklärung sein? Großes Trägheitsmoment beim Gleitschirm im Vergleich zum geringen Trägheitsmoment beim Flugzeug?

Sie können die Gleitschirmsteuerung nicht beschreiben, indem Sie sich die Kombination aus Pilot und Gleitschirm als starren Körper vorstellen, der sich um seinen Schwerpunkt dreht, wie in einem Starrflügelflugzeug oder Segelflugzeug. Es stimmt auch nicht, dass die Fangleinen eine radiale Kraft durch den CoG ausüben; Wenn dies der Fall wäre, würde sich der Körper des Piloten überhaupt nicht drehen. Ein Gleitschirm ist eine Kombination aus Pilot, Gurtzeug und Flügel, wobei sich jedes Element bis zu einem gewissen Grad relativ zu den anderen bewegen kann, eingeschränkt durch ihre flexiblen Verbindungen, von denen die wichtigsten die Karabiner sind, an denen die Tragegurte die Flügelkräfte auf das Gurtzeug übertragen. Die Höhe dieser CoG über dem Körper des Piloten stellt den Hebelarm bereit, der es dem Flügel ermöglicht, den Körper des Piloten zum Neigen zu bringen. Die seitliche Trennung der Karabiner ermöglicht es dem Flügel, den Piloten zum Rollen und Gieren zu bringen; es überträgt auch den Piloten s Gewichtsverlagerung auf den Flügel. Aus diesem Grund wirkt sich die Einstellung des Brustgurts auf die Art und Weise aus, wie der Flügel fliegt und auf seine Krümmung. und warum sich das Vorhandensein einer Sitzplatte auswirkt. An diesem Gelenk treten erhebliche Relativdrehungen auf; Wenn Sie aus einem dynamischen Manöver herauskommen und mit dem Flügel hinter sich nach oben fliegen, werden Sie langsamer, bis Sie anfangen, sich nach unten zu bewegen und der Flügel nach vorne schießt. Wenn Sie es nicht im richtigen Moment mit einer Bremsaktion abfangen, kann es sein, dass es sich so weit nach vorne (um die Karabinerachse) dreht, dass der Anstellwinkel negativ wird, es zusammenbricht und Sie hineinfallen. All dies könnte nicht passieren, wenn die gesamte Flügel/Gurtzeug/Pilot-Kombination ein starrer Körper ohne Relativbewegungen wäre. Aus diesem Grund ist es auch irreführend, sich die Kombination als Pendel vorzustellen, bei dem der Pilot das Gewicht und der Auftriebsmittelpunkt des Flügels der Drehpunkt ist.

In Anbetracht dessen besteht der Haupteffekt des Ziehens einer Bremse darin, sowohl den Auftrieb als auch den Luftwiderstand auf dieser Seite zu erhöhen. Wenn die Flügelspitze nach unten gebogen ist, ziehen diese den Flügel zu dieser Seite, sowohl beim Rollen als auch beim Gieren des Flügels, und der Körper des Piloten folgt aufgrund der Karabinerhebelwirkung. Eine bessere Technik besteht darin, das Gewicht zu verlagern und die Flächenbelastung auf dieser Seite zu erhöhen, was den gleichen Effekt hat. Das Abgleichen der beiden Eingänge ergibt die effizienteste Wendung.

Wenn Sie den Anstellwinkel hinten am Flügel vergrößern, wird dieser zwar nach oben gedrückt, aber das winkelt die Vorderseite des Flügels im Verhältnis dazu nach unten ab. Wie eine Wippe.