Är den här förklaringen av negativ yaw korrekt?
Det förklaras här som negativ yaw orsakas av skillnaden i inducerad dra på grund av skillnaden i hiss genereras av varje vinge.
Jag har också sett ett par webbplatser (inklusive Wikipedia ) som hävdar att denna förklaring är fel. De förklarar orsaken till negativ yaw som förändringen i lyftvektorns riktning under en rulle eller vad som kallas "twisted lift" -konceptet. De brukar ha ett diagram som följande:
källa
Den snedställda lyftförklaringen uppskattar en skillnad i inducerad dra på grund av en ändring i beloppet för hissen. De hävdar att hissen och draget förblir densamma men de vrider sig i olika riktningar. Den nedåtgående vingen har en något högre lokal AoA och stigande vingen något lägre. Eftersom hissen är vinkelrät mot lokalt luftflöde hissar vektorns stenar framåt på en vinge och bakåt på den andra.
Denna förklaring verkar vara felaktig för mig.
- Först av allt, i diagrammet visar de kraften på varje vinge är densamma. Om så var fallet skulle inte flygplanet rulla alls, det skulle bara gå.
- För det andra är vektorn av hissen vinkelrätt mot luftflödet korrekt, men det är egentligen bara en godtycklig uppdelning av den totala aerodynamiska kraften. Planetens gängaxel är inte beroende av luftflödet. Det skulle vara beroende av den del av kraftvektorn som är parallell med vingekordet, aka den axiella kraften. Som visas i en annan fråga , beroende på ett antal faktorer, flyttar kraftvektorn i förhållande till vingen inte nödvändigtvis framåt med en ökning av AoA.
- Jag kan inte komma med fasta siffror, men försöker räkna ut det för normala flyghastigheter, det skulle kräva en mycket snabb rulle för att till och med göra en 1 ° skillnad i lokal AoA. Jag sprang siffror för en 3 ° / s-rulle vid 120 KTAS på en 36ft vingspets (C172) och kom upp med en AoA-förändring på ca .27 °, och det är bara vid vingtipset. Det skulle minska ju närmare det kom till skrovet. Det verkar inte som att det skulle räcka för att orsaka en signifikant förändring av vektorn och ett resulterande ögonblick. Eller åtminstone skulle det vara sekundärt i storleksordningen mot skillnaden i dragningen på grund av reduktion av lyft.
Eftersom förändringarna i hissen skapas antingen genom att ändra vingarnas effektiva camber (ailerons) eller genom att ändra bakkantsflödet (spoilerons) istället för en förändring i AoA, tycker jag inte att det är ganska så enkelt att förutsäga att riktningen för de aerodynamiska vektorerna nödvändigtvis kommer att röra sig i motsatta riktningar som denna teori förutsätter.
Om denna förklaring är korrekt kan någon visa mig vad jag saknar?
1 svar
First of all, in the diagram they show the force on each wing being the same.
I en stadig -rulle, dvs när rullhastigheten är konstant är krafterna samma . Ett icke-noll-moment orsakar vinkel acceleration , så när flygplanet rullar med konstant rullehastighet, måste ögonblicket vara noll vilket betyder att hissen på båda vingarna måste vara lika.
Det reglerar skillnad i höjdens storlek som skillnadskälla och lämnar skillnaden i vinkel som den enda troliga förklaringen. Förklaringen är korrekt.
När du först avviker ailerons, börjar vingen med aileron ner att producera mer hiss och vingen med aileron upp mindre hiss. Denna skillnad medför rullande ögonblick, vilket medför att rullhastigheten ökar. Det börjar redan orsaka negativa yaw på grund av skillnaden i höjdlängden också.
Men när rullhastigheten byggs upp, ökar vinkeln på anfallet på vingen nedåt och minskar den på vingen upp till hissen utjämnar och rullhastigheten stabiliseras. Vid den tiden är hissen densamma och den negativa yaw orsakas av olika lyftriktningar på grund av olika angreppsvinkelar.
Det faktum att ailerons avböjs genom rullen kan leda till att du tror att det fortfarande finns skillnad i hiss. Men det finns inte. Aileronböjningen ändrar bara rullhastigheten där krafterna är i jämvikt.
Även om vinkeln mellan den realtiva vingen och den totala aerodynamiska kraften (som motsvarar förhållandet mellan lyft och inducerad dragning) i allmänhet inte är konstant, i så fall alla faktorer som det beror på - vinge, lufthastighet och densitet - är (nästan) samma för båda vingarna, så skillnaden i angreppsvinkel är huvudfaktorn för den resulterande kraftens riktning.
Och sist men inte minst: Hur det flyger är mycket tillförlitligt när det gäller fysiken (och de flesta andra saker också). Jag skulle bli mycket förvånad över att hitta en felaktig förklaring där.
Läs andra frågor om taggar flight-controls flight-dynamics Kärlek och kompatibilitet Skor Gear 12 Stjärntecken Grunderna