Vad händer under en driven nedstigning?

5

Jag diskuterade med min vän om jämviktsförhållanden under flygning:

Scenario: Medan du går i rak och jämn flygning säger du att jag minskade mina flyghastigheter med 30 km / h. Samtidigt håller flygplanets inställning strikt detsamma som tidigare (gör vad som helst för att hålla näsan där det var förut).

Minskar hastigheten, flygplanet utvecklar mindre hiss: Flygplanet stöds av mindre pund hissstyrka (vilket betyder vilken hiss som är mindre än vikt)

Vad händer nu? (föreställer att piloten inte näsa ner)

Min ta: 1. Eftersom vikt > lyfta, flyger droppar attityd och faller som en sten som tappades i midair om inte näsan är nere.

Min vän säger: 2. Flygplanet finner ny lyftning. Denna sjunkande rörelse skapar lyft för flygplan. Men det kommer inte att upprätthålla rak nivåflygning men faller ner. Det kommer att vara en stadig nedstigning som inte accelererar nedstigningen. (inte som en sten som faller ur himlen). Han säger att detta kallas power descent

Min fråga är:

1) Vem är här

2) Om min vän har rätt, om flygplan kan hitta lyft efter att det har fallit ner (vilket betyder att det finns jämvikt), varför kan det inte upprätthålla rak och jämn flygning. Och vad gjorde det för att hitta en ny hiss? Har angreppsvinkel ändrats?

    
uppsättning user2927392 16.04.2016 15:06

5 svar

6

Ingen av er är nödvändigtvis rätt, men du har båda en viss förståelse som är korrekt.

Låt mig upprepa vad du har sagt, för tydlighetens skull. Scenariot börjar med att flygplanet flyger rakt och jämnt. Sedan reduceras lufthastigheten med 30 mph genom en effektreduktion medan hållningen hålls konstant. Oavsett vad som händer händer vi alla att detta kommer att leda till någon typ av nedstigning.

Du har rätt i att flygplanet har förlorat "lyft" från det förlorade stödet och kommer därmed att sjunka. Beroende på flygplanet och starthastigheten kan du vara rätt att flygplanet kan reagera med en uncommanded inställningshastighet. Om så var fallet skulle det bero på scenariot som resulterade i en aerodynamisk stall. Emellertid, även om flygplanet skulle stallas skulle det inte falla som en sten (det vill säga utan hiss för att motsätta sig tyngdkraften), men skulle sjunka till vad som fortfarande skulle vara en väsentlig nedstigningsgrad, medan det fortfarande producerar en del hiss för att motstå tyngdkraften. Dessutom, med tanke på möjliga tillfartshastigheter och attityder, skulle det vara osannolikt att en stall i detta scenario.

Din vän är rätt i det, med tillräckligt med flyghastighet och ingen aerodynamisk stall, som båda är beroende av den flyghastighet som manövreringen startade på, kommer detta scenario att resultera i en nedstigning. Det skulle vara korrekt att kalla detta en driven nedstigning. Beroende på vad han menar med det, kanske din vän inte har rätt att tro att någon "ny" lyft skulle produceras av sjunkande rörelsen själv , men det kan vara en skillnad i semantiken. Låt oss utforska det här ytterligare.

Låt oss överväga en Cessna 172 cruising rak och nivå vid 110 mph. Vi minskar sedan kraften för att behålla 80 mph och håller tonhöjden precis där vi började. I detta scenario har vi övergått från kryssningsfart till något närmare flygplanets bästa hastighet. Det betyder att vi har övergått från en höghastighets, hög dra region av flyg till en lägre hastighet, lägre dra region av flygningen. Samtidigt, genom att hålla flygplanets tonhöjdsställning konstant, har vi ändrats från en låg angreppsvinkel, låg koefficient för lyftområdet för flygning till en hög angreppsvinkel, hög koefficient för lyftområdet i flygningen. Denna ökning i angreppsvinkel beror på den nya vinkeln hos den relativa vind som infördes av flygplanets nedstigning. Den totala hissens höjd förändras inte, men hur hissen skapas ändras. När hastigheten minskas ökar vings förmåga att skapa lyft (uttryckt av lyftkoefficienten) med ökningen i angreppsvinkeln. Hissen förändras således inte, men hissen beror nu mer på angreppsvinkeln än flyghastigheten. Om det här är vad din vän menar med "ny" lyft som introduceras av den synkande rörelsen, så har han rätt.

Den här "nya" hissen måste dock förstås som en följd av vinkeln på angreppsändringen, inte en ökning av nätets hastighet (kinetisk energi). Hissen förändras inte, bara hur det skapas - angreppsvinkel i motsats till hastighet. Om scenariot var annorlunda och vi tillåter flygplanet att kasta ner när vi reducerade kraften, skulle flygplanet kasta ner för att bibehålla ca 110 mph och vingsens höjningskoefficient skulle förändras väldigt lite, eftersom flyghastigheten och angreppsvinkeln var relativt konstant.

    
svaret ges 16.04.2016 16:14
5

Obs! Det här svaret refererar till den inledande frågan som frågas av användaren2927392.

Vem som är rätt beror på initialhastigheten.

Lyften bestäms av två parametrar så länge som vingeometrin förblir oförändrad, angreppsvinkeln och dynamiskt tryck (vilket är produkten av lufttäthet och hastighet kvadratisk). Det långsammare planet utvecklar initialt mindre hiss och börjar sjunka, vilket i sin tur ökar angreppsvinkeln så att initialhissen återvinns. Eftersom du vill behålla flygplanets inställning betyder det att den svängande rörelsen innebär att luftflödet kommer in mer underifrån. Observera att vi talar om väldigt små vinkelförändringar - bara några grader normalt.

Nu beror mycket på hur nära flygplanet var till sin minsta hastighet. När angreppsvinkeln ökar kommer flödet att ha svårigheter att följa vingarens brantare kontur och börja skilja . Om denna separation växer kommer den att begränsa hissen vingarna kan producera. Nu har vi två fall:

  • Om den ursprungliga flyghastigheten var högre än minsta flyghastighet + 30 mph, har din vän rätt. Flygplanet kommer att lösa sig vid en ny angreppsvinkel och kompensera det saknade stödet med en gradvis höjd förlust , precis som i SMSvonderTanns svar. Som en glider glider flygplanet ner till marken. Jag antar att du har för avsikt att hålla näsan upp genom att dra på pinnen: Detta kommer att trimma flygplanet till lägre hastighet och en högre angreppsvinkel där den avviker vid den nya jämvikten.
  • Om den ursprungliga flyghastigheten var lägre än minsta flyghastighet + 30 mph, är du delvis rätt. Flygplanet kommer att stall , lyft kommer inte att räcka för att hitta en ny jämvikt, och flygplanet lägger sig ner för att hämta den saknade hastigheten, oavsett hur svårt du drar. Om du fortfarande insisterar på att sänka hastigheten kommer du nu att dra ut ur dyket och upprepa den här manöveren hela tiden tills marken interfererar. Observera att den resulterande rörelsen inte är ett fortlöpande dyk utan en sekvens av "J" -formade kurvor när den ses av en extern observatör. Dyket är mindre en vertikal dunkling än en brant glid, som liknar en berg-och dalbana.
  • För att svara på din andra fråga: Drag sakta ner flygplanet om inte någon energi kontinuerligt möts genom att minska höjden. Vänligen läs detta svar som har en detaljerad förklaring, om än för pappersflygplan, inklusive lite snygg matte.

        
    svaret ges 16.04.2016 16:00
    0
  • Din vän har rätt. Flygplanet är i grund och botten en glidflygplan i det scenariot och glidflygplan flyger fortfarande, trots att de för det mesta är oberoende av sig själva, med undantag av motorglidflygplan.

  • Flygplanet kan hitta lyft när det faller ned på grund av den gravitationspotential som den har. Lyften som produceras är dock mindre än flygplanets vikt, på grund av drag och termodynamikens lagar (den första och den andra om jag inte misstänker) så flygplanet börjar sjunka. Hissen orsakas av flyghastigheten, eftersom den potentiella energin hos "dropp" -planet omvandlas till kinetisk energi och därigenom lufthastighet och lyfter med sig. Du kan hitta netto positiv lyft genom att flyga in i en stigande termisk som en glider gör att den blir högre.

  • svaret ges 16.04.2016 15:21
    0

    Låt oss generalisera var flyghastigheten är någon X, där X > > 30 kts och att X < Mach 1.

    Om du var nivå och du minskar kraften och inte berör något annat kommer flygplanet att sjunka och accelerera tills det når ungefär X igen; jämviktspunkten mellan angreppsvinkel och flyghastighet. Flygplanet kommer att sjunka med ungefär samma flyghastighet som vad du började med.

    Denna effekt är kritisk vid landning. Lägga till kraft minskar nedstigningen och reducerande kraft ökar nedstigningen; utan betydande och långsiktig förändring av flyghastigheten.

        
    svaret ges 16.04.2016 16:34
    -2

    Jag tror att du (och några av svararna) gör denna väg mer komplicerad än vad den behöver vara. Det här är fakta:

    (1) Om du är i nivåflyg och du sänker strömmen kommer du att sjunka. Detta är det vanliga sättet att gå ner.

    (2) Om du är i nivåflyg och du trycker på oket framåt, går du snabbare.

    (3) Om du befinner dig i nivåflyg och du drar tillbaka oket, kommer du att sakta ner.

    Det är allt som finns där. Gör inte det för komplicerat.

        
    svaret ges 16.04.2016 23:28