Kann das Design für neutrale Stabilität den Trimmwiderstand reduzieren?

Terminologie zuerst: Trimmwiderstand ist die Widerstandskomponente, die hinzugefügt wird, indem die Inzidenz des horizontalen Hecks bzw. des Höhenleitwerks angepasst wird. der Ablenkwinkel des Höhenruders für die Trimmung. Der erhöhte parasitäre Widerstand einer größeren Heckfläche selbst ist bereits Teil des Nullauftriebswiderstands des Flugzeugs.

Größenkriterien für Leitwerksflächen

Die Höhenleitwerksfläche ist nach folgenden Kriterien zu bemessen:

• Ausreichende statische Längsstabilität. Dazu muss das Heckvolumen (Heckfläche mal Hebelarm) groß genug sein. Verwenden Sie ähnliche Flugzeuge und kopieren Sie, was sich als gut erwiesen hat.

• Ausreichende Tonhöhendämpfung. Dies wird durch die Heckgröße multipliziert mit dem Quadrat des Heckhebelarms angetrieben.

• Ausreichende Steuerkraft am vordersten Schwerpunkt über den gesamten Drehzahlbereich.

• Ausreichende Regelleistung an der vordersten Schwerpunktlage über alle Belastungsfaktoren hinweg (einschließlich Nickdämpfungseffekten).
• Ausreichende Steuerleistung beim Abfackeln im Bodeneffekt (was die Aufzugseffektivität verringert)
• Für T-Leitwerk-Konfigurationen: Ausreichende Steuerkraft über alle Schwimmwinkel. Sideslip erzeugt ein starkes Pitch-Down-Moment in T-Tail-Konfigurationen.
• Für Segelflugzeuge: Ausreichende Kompensation der Schleppleinenkraft, sowohl zu Beginn eines Windenstarts (Schleppleine horizontal) als auch am Ende (Schleppleine vertikal).

Die anderen Kriterien (obere und untere Grenzen der Stick-Force-Gradienten über Geschwindigkeit und Lastfaktor) können mit der Höhenrudersehne angepasst werden, sodass die horizontale Leitwerksfläche nicht direkt beeinflusst wird.

Am Ende wird Ihr Höhenleitwerk so groß sein, wie Sie möchten, dass Ihr Schwerpunktbereich breit ist. Bediener mögen große Schwerpunktbereiche, daher könnte sich der geringe Widerstandsnachteil einer größeren Leitwerksfläche lohnen.

Flügelprofil

Außerdem benötigen Flügel mit einem hohen Nickmoment (denken Sie an Heckbelastung, dh hohe Wölbung im hinteren Teil) aufgrund der größeren Verschiebung des Druckzentrums über der Geschwindigkeit eine größere Leitwerksfläche, haben jedoch weniger Luftwiderstand und einen höheren maximalen Auftrieb als vergleichbare, altmodische Tragflächen (denken Sie an den 4-stelligen NACA-Bereich), sodass der Flügel kleiner sein kann und weniger Luftwiderstand hat, was die vergrößerte Leitwerksfläche leicht kompensiert.

Optimieren Sie nicht jede Fläche separat

Wenn Ihr Flügel bereits eine optimierte Auftriebsverteilung hat, wird das Hinzufügen von mehr Auftrieb in derselben Treffz-Ebene das Endergebnis verderben. An welcher Stelle in Stromrichtung der Auftrieb entsteht, macht letztlich keinen großen Unterschied, es zählt nur die Summe davon. Daher ist es möglicherweise besser, im Auslegungspunkt so wenig Heckbelastung wie möglich zu haben.

Wenn Sie die Masse der Flügelstruktur berücksichtigen, ändert sich Ihre optimale Auftriebsverteilung über die Spannweite zu einer dreieckigeren Form , und jetzt kann es sogar sinnvoll sein, einen kleinen Abtrieb am Heck zu erzeugen, um den Abwindwinkel in der Mitte zu verringern Sektion. Ein leichter Flügel benötigt weniger Auftrieb und trägt dazu bei, den Luftwiderstand zu verringern.

Stellen Sie sich das so vor: Die dreieckige Auftriebsverteilung erzeugt einen höheren Downwash-Winkel am Heck, und jeglicher Abtrieb dort würde tatsächlich leicht nach vorne zeigen und induzierten Schub erzeugen. Effektiv hilft es, den Abwind über die Spannweite in der Treffz-Ebene von Flügel und Leitwerk auszugleichen.