Varför är användningen av svängkraft så vanligt?

21

Varför är användningen av svans-kraft så utbredd i flygplandesign? Varför inte använda kanter för att undvika inducerade drag?

    
uppsättning sioux86 27.06.2014 19:42

3 svar

28

Om det var så enkelt ...

För att uppnå naturlig longitudinell stabilitet (flygplanet stannar vid den snabba hastigheten, även efter störningar som vindkast) måste de bakre lyftytorna ha en lägre lyft per område än framsidorna. Varför? I luften ändras flygplanets angreppsvinkel på alla ytor nästan samtidigt. Genom att ha mindre hiss per område är den relativa lyftökningen på grund av en ökad angreppsvinkel högre för de bakre ytorna, så nu får de relativt högre höjningsökning än de främre ytorna. Detta skapar en obalans som lyfter svansen upp tills den gamla angreppsvinkeln (och därmed den gamla hastigheten) har nåtts igen.

En negativ svansbelastning är ett tecken på hög stabilitet. Detta skapar mer drag, men tillåter piloten att ta händerna av pinnen, att läsa sina kartor, kolla på något eller ha en kopp te. Men dess effekt på inducerad dra kan faktiskt vara till hjälp. Du kan bli förvånad, så var vänlig bära med mig!

Vad är inducerad dra, hur som helst? Det är konsekvensen av att skapa hiss över ett begränsat span. Vingen skapar lyft genom att böja luften nedåt. Detta händer gradvis över vingsens ackord och skapar en reaktionskraft ortogonalt till den lokala luftens hastighet. Det betyder att reaktionskraften pekar uppåt och något bakåt. Denna bakåtkomponent är inducerad dra! Den längsgående fördelningen av ytorna som gör nedåtriktningen är av liten betydelse (för en mycket teknisk förklaring: Se här , där de pratar om Treffz-planet): Om du har en högbelastad canardvinge, kommer dess nedspolning att påverka vingen så småningom, vilket skapar en hel del bakåtgående lutning där. Canard av sig själv kommer inte att orsaka så mycket inducerad dra, men kommer att röra upp luftflödet över vingen. Bakom flygplanet spelar ingen roll om du flyger en canard eller en konventionell konfiguration, det som spelar roll är hur mycket du spenderar för att distribuera hissen (för en konstant hiss vid en given hastighet).

Du vet förmodligen att en elliptisk fördelning av cirkulationen över vingepanelen ger den minsta inducerade dragningen. Tänk nu att din vinge har mer en triangulär än en elliptisk fördelning. Den nedåtriktade hissen på svansen kommer att minska denna höjd i hissen i mitten, vilket gör distributionen närmare den ideala elliptiska fördelningen bakom hela flygplanet. Den inducerade dragningen av hela flygplanet sänks av svansen!

En annan förklaring: Eftersom vingen skapar en stark nedspolning i mitten, flyger svansen i ett luftflöde som pekar något nedåt. Negativ hiss där (är ungefär ortogonalt för lokalt luftflöde) kommer faktiskt att peka något framåt, så din negativt laddade svans ger en liten mängd dragkraft!

Svart:Totalkraft,Blå:Lyft,Röd:Dra

Ochomdutrorattentriangulärhissdistributionärovanlig,läsdethär NACA-rapport från RT Jones . Det tar hänsyn till vingvikt, och detta ändrar bilden hur hissfördelningen för minimalt inducerad drag ska se ut.

    
svaret ges 27.06.2014 21:32
2

Ja, den första framgångsrika flygeln från Wright-bröderna använde en canardlayout, varför försvann denna layout till förmån för det konventionella svansplanet?

Bildkälla

Canardytan stör luftströmmen över huvudvingningen. Den långkopplade canarden placerar framplanet på ett avsevärt avstånd från huvudvingeln för att minska ömsesidig störning. Torenbeek citerar följande designproblem för denna konfiguration:

  • To achieve an acceptable range for the center of gravity, the forward plane has to be capable of producing a higher maximum lift coefficient than the main wing. Generally this can only be achieved when the main wing possesses a low aspect ratio. The forward plane has to be provided with a sophisticated flap system.
  • The trailing vortices of the forward plane affect the flow over the wing and will set up a rolling moment in a sideslip. The vortices may also strike the fin.

Canardlayouten har fördelen att det ger ett aerodynamiskt näspunkt med positiv lyft: det hjälper till med att lyfta flygplanet, och om det stallar kommer näsan att komma ner och automatiskt korrigera stallet. Nackdelen med layouten är: vid höga angreppsvinklar ger canardvingen en stor lyftkraft och ligger alltid närmare stallet än huvudvingen. Det skulle lämna oanvända en stor del av huvudvingens lyftkapacitet vid låga hastigheter.

Därför tycks layouten av canard vara särskilt lämplig för transsoniska och supersoniska flygplan - konventionella flygplan med en horisontell yta i svansen kan också kryssa med en positiv sviktbelastning och ha fördelen av ett rent flöde över huvudvingen plus ett stort CoG-sortiment.

    
svaret ges 10.01.2018 08:37
2

Tanken att sätta ner kraften på något du försöker lyfta ursprungligen låter inte rätt, men närmare avslöjar den sanna funktionen hos korrekt utformad H-stick, för att ställa vingen på sitt bästa effektiv angreppsvinkel medan H-sticket är vid (lägsta drag) 0 AOA!

Vi vet alla att en vinge är effektivare än 2. Verkligen ingen mening positiv eller negativ belastning Den horisontella stabilisatorn för optimal kryssningseffektivitet. Designen pekar på en optimal effektivitet kryssningsvinge AOA skulle vara Clift direkt över CG.

H-staben, vid noll AOA, skulle göra sitt jobb med det där, med tillräcklig trim- och hissmyndighet för att hantera andra situationer.

Den extra fördelen med en bakre H-stick är att den hjälper riktningsstabilitet och hjälper till att sänka näsan om flygplan sjunker.

Bob

    
svaret ges 05.09.2018 23:32