När ett plan blir långsammare, varför gör en viss bankvinkel att du blir snabbare?

14

I videon "Manövrering under långsam flygning" säger berättaren att medan flygningen är långsam, kommer flygplanet att vara mindre mottagligt för aileron och andra kontrollinmatningar. Han säger också att planet kommer att vända snabbare i en viss bankvinkel än vad det skulle göra om planet flygde med normal hastighet. Min fråga är: varför blir planet snabbare när man flyger med lägre hastighet?

Så i grund och botten vad jag frågar är, då ett plan blir långsammare, varför skulle det börja snurra, då var det när det gällde snabb flygning?

                             

Den del av videon jag är förvirrad på är 1:16

    
uppsättning Crafterguy 24.05.2017 04:05

6 svar

18

Svänghastigheten är beroende av följande två punkter:

  • Den horisontella delen av hissen (centripetal kraft)
  • Flygplanets tangentiella hastighet (sann flyghastighet)

Hastigheten eller vridningen är direkt proportionell mot den horisontella delen av hissen och omvänt proportionell mot flygplanets tangentiella hastighet.

För en viss vinkel av banken kommer de vertikala och horisontella delarna av liften att vara densamma, oavsett flyghastighet i flygplan.

Följaktligen kommer flygplanet att uppleva samma centripetalacceleration, oavsett flyghastighet.

Eftersom tangentiell hastighet är långsammare, kommer vilken typ av centripetalkraft som helst att producera en högre svänghastighet för ett långsammare flygplan jämfört med ett snabbare rörligt flygplan och detta kan visas med centripetal accelerationsekvationen

$$ a_c = \ frac {v ^ 2} {r} $$

så både långsammande flygplan med en sann flyghastighet $ v_s = 100 $ knop och snabbflygande flygplan med en sann flyghastighet $ v_f = 200 $ knop upplever samma centripetal acceleration.

$$ \ dfrac {v_s ^ 2} {r_s} = \ dfrac {v_f ^ 2} {r_f} = 4 \ \ dfrac {v_s ^ 2} {r_f} $$

eller, $$ \ dfrac {1} {r_s} = \ dfrac {4} {r_f} $$

Följaktligen $ r_s < r_f $; i det här fallet $ r_f = 4 \ r_s $

Eftersom vinkelhastigheten är lika med tangentiell hastighet dividerad med radieen.

$$ \ omega = v / r $$

Den långsammare flygplanets vinkelhastighet blir större än det snabbare flygplanet.

$$ \ omega_s = v_s / r_s $$

och

$$ \ omega_f = \ dfrac {v_f} {r_f} = \ dfrac {2 \ v_s} {4 \ r_s} = \ frac {1} {2} w_s $$

Så vårt dubbelt så långsamma flygplan blir dubbelt så snabbt som desto snabbare gör det under dessa förhållanden.

    
svaret ges 24.05.2017 04:28
12

Ett annat sätt att förklara det i enklare termer är:

Två fordon som kör på 10m / s respektive 100m / s, båda exekverar 180 grader vänder till vänster.

Fångsten är att varje bil måste göra svängen så att föraren bara upplever 0,5G lateral acceleration.

För bilen som reser 10m / s betyder detta en svängradie på 20m.
Denna bil kommer att slutföra svängen på drygt 6 sekunder medan den täcker 62,8 m.

För bilen som går 100m / s, kommer en svängradie på 2000m att producera samma sidledskraft. Den avslutar sin U-sväng på 63 sekunder medan den täcker ett avstånd på 6283m.

Kort sagt, den långsammare rörliga bilen kan göra en U-sväng mycket snabbare.

Samma tänkande kan tillämpas på flygning.

EDIT
Tack för uppstegen!

    
svaret ges 24.05.2017 10:42
11

Nyckelordet är "hastighet" för tur. Det betyder att om du reser långsammare, tar det mindre tid att slutföra en 360 graders tur än om du gick fort. Det är detsamma som när du kör bil.

Om du vill slutföra svängen snabbt med hög hastighet behöver du en brantare vinkel än den vinkel du behöver vid låg hastighet.

    
svaret ges 24.05.2017 05:51
8

Vikt förändras inte för olika hastigheter, så hissen ändras också, om du bibehåller samma bankvinkel. Vid lägre hastighet är emellertid den kinetiska energin, vars riktning behöver ändras i en tur, mindre, så samma lyftkraft har mindre arbete att göra.

En vinklad vinge skapar en sidokraft som används som centripetalkraften i en vändning. Denna kraft sätter faktiskt flygplanet i sidled i den nya rörelsen. När banken går in i svängen, kommer centripetalkraften att accelerera flygplanet i sidled och kommer att sänka sin ursprungliga hastighetskomponent, så att hastighetsvektorns riktning ändras ständigt medan dess skalärvärde stannar konstant. Om det finns mindre hastighet att konvertera kan vridning göras snabbare.

    
svaret ges 24.05.2017 06:50
4

Var vänlig förlåt min en-liner: eftersom det är väldigt svårt att vrida en snabbkula.

Samma bankvinkel = > samma vridkraft. Mycket mindre tröghets energi att vända sig när planet flyger långsamt.

    
svaret ges 24.05.2017 15:26
0

När du vrider används acceleration för att omdirigera din färdriktning. Om din initialhastighet är låg (långsam flygning) behövs mindre acceleration (bankvinkel * tid) för att omdirigera din resa.

Om din initialhastighet är hög (SR-71 Mach 3.2-flygning) krävs mer acceleration (bankvinkel * tid) för att omdirigera din resa.

Bankvinkel beskriver acceleration här för att det effektivt avslöjar en del av "lift" i en horisontell riktning, vilket medför förändringsriktningen.

Självklart flyger rakt och jämnt, lyften används för att exakt motverka tyngdkraften. I en nivåsvängning används en del av vingens hiss för att orsaka att körriktningen ändras (horisontell acceleration), och även baklyftan läggs till för att öka angreppsvinkeln och orsaka en tillfällig ökning av lyft under vridning. (Det kan försena dig lite i sin tur förresten.)

Så det enkla svaret är att det finns mindre energi (acceleration * tid) som används för att vrida ett långsamt objekt än ett snabbt objekt.

    
svaret ges 26.05.2017 02:37

Läs andra frågor om taggar