Finns det någon fysisk dynamisk - med hög vingeplacering, "pendulum" -effekt av CG långt under vingen eller något annat - som bidrar till rullstabilitet på ett sätt som inte är beroende av de aerodynamiska krafter som genereras av sideslip?
I denna fråga definieras "rullstabilitet" som en tendens att rulla mot vingsnivån eller en minskad tendens att rulla mot en brantare vinkel. Kanske kan en bättre term vara "spiral stabilitet".
Böjlighet är en sådan effekt! Eller mer specifikt en flytkraft som verkar över flygplanet CG. Tänk luftballong, dirigible, blimp. Jag tror att jag också har tänkt på en sådan effekt som involverar konventionella flygplan, men kommer att mulla den över några mer innan du svarar.
Ja men effekten är väldigt svag eller försumbar på ett högvingsflygplan. Som en hel del saker är effekten lättast att visualisera genom att ta den till det yttersta. Precis som med paramotorer, som får nästan all sin rullstabilitet, liksom deras förmåga att banka i varv genom skidning, från pendelverk.
En inte nämnvärd aspekt av rullstabilitet är utformningen av den vertikala stabilisatorn. Ja, det här är aerodynamiskt och är involverat i både rull- och spiralstabilitet, så det kan vara värt att överväga.
För rullstabilitet omvandlar den uppåtriktade vertikala stabilisatorn sidokraften till ett vridmoment för vridkraft och trycker planen uppåt. Fungerar för balsa-glidflygplan helt upp till fullskaliga flygplan.
Den vertikala stabilisatorn bidrar också till spiralinstabilitet genom att producera ett vridmoment som påskyndar den högre vingen. Här är här spelet börjar om spiral instabilitet. Slipan ger en relativ vind och högre tryck till lågsvingen, där för mer lyft. Yawen påskyndar högvingen och flyttar den relativa vinden tillbaka till mitten, vilket förhindrar att planet höjer sig. Hur kan vi göra en vertikal stabilisator som hjälper till att stabilisera utan att skapa för mycket spiralstabilitet? Lång och smal! Ett bra exempel är omvandlingen av B24 Liberator-tvillinghalen till PB4Y-2 Privateer-svansen.
När vi lär oss att tänka på rullstabilitet är den vertikala stabilisatorn verkligen en del av det.
Wing flex bidrar till bättre spiralstabilitet vad mina simuleringar visar. Men jag antar att detta kommer ner till dihedral och sideslip igen såväl som "pendulseffekten". Tänk dig hur mycket svårare det blir att rulla ett flygplan som böjer vingarna såhär
Föreställ dig "stötfångare" som är inverterade flygplansar, monterade långt utombords på varje vinge. I allmänhet, om ett flygplan är bankat, kommer det att vända, vilket innebär att utombordningsvinget rör sig snabbare än inombordsvinget. I detta fall kommer "utriggeren" på utsidan av svängen att generera mer nedåtgående lyft än "utriggeren" på insidan av svängen, vilket skapar ett vridmoment mot vingsnivån.
Den här dynamiken verkar spela en nyckelroll för att förklara varför glidflygplan och "trikes" tenderar att uppleva ökad rullstabilitet (eller minskad rullinstabilitet) under flygning vid låga angreppsvinklar (höga flyghastigheter), trots att vid låga vinklar av attack, är det dihedralliknande "vridmomentet" vridmoment som bidrar med vingeens svep eller deltaform i närvaro av sidoslip, mycket mindre än vid högre vinklar av angrepp. Med "ökad rullstabilitet (eller minskad rullningsinstabilitet)" hänvisar jag till en ökad tendens att rulla mot vingsnivå eller en minskad tendens att rulla mot en brantare vinkel. Detta är statisk stabilitet, inte dynamisk stabilitet.
Observera att dessa flygplan har massor av "washout" och vingtipsna genererar nedåtgående lyft under flygning vid låg angreppsvinkel (hög flyghastighet). I vissa fall kan de lägre "flygledarna" observeras vara slarviga.
I vissa fall verkar den ovan beskrivna "utjämnings" -effekten bidra till en dynamisk svängvalsoscillering i dessa flygplan. Denna oscillation kan vara fundamentalt annorlunda än den välkända "Hollandska Roll" -oscillationen som svepade flygplan ibland är föremål för, vanligtvis under flygning vid höga angreppsvinklar. Till exempel kan timing av punkten för maximal sidoslip, i förhållande till punkten för maximal bankvinkel, vara väldigt annorlunda i hängglider / trike-fallet och det klassiska fallet "Dutch Roll".
För relaterat innehåll på stabilitet och kontroll i hängglider och "trikes", men inte hantering av utbrott / "utrigger" -effekten, se detta svar på den relaterade frågan Gäller" pendul effekt "på hängglider eller något flygplan?
Läs andra frågor om taggar aerodynamics aircraft-design aircraft-physics Kärlek och kompatibilitet Skor Gear 12 Stjärntecken Grunderna