Почему использование хвостовой силы так распространено?

Вопросы / ответыПочему использование хвостовой силы так распространено?
0 +1 -1
flyman Админ. спросил 7 месяцев назад

Почему использование хвостовой силы так распространено в конструкции самолета? Почему бы не использовать утки, чтобы избежать индуцированного сопротивления?

flyman Админ. ответил 7 месяцев назад

Обратите внимание, что даже с обычным хвостом он не должен производить отрицательный подъем. Для устойчивости он должен летать с меньшим углом атаки. Но это не обязательно должно быть отрицательным.

flyman Админ. ответил 7 месяцев назад

@JanHudec в общих сценариях (GA) для стабильности он должен производить отрицательный подъем: NP стоит за CG, создавая момент качки, который вы должны противодействовать хвосту. additional pitch down.» data-translation=»Положительный подъем с хвостом — > дополнительный шаг вниз.» data-type=»trSpan»>Положительный подъем с хвостом — > дополнительный шаг вниз.

flyman Админ. ответил 7 месяцев назад

@Федерико: не обязательно. На высоком AoA большинств поверхности кабеля имеют положительный подъем. Отрицательный подъем знак высокой статической стабилности и низкого AoA, но вы можете все еще иметь положительную стабилность с положительным подъемом на кабеле. Ян, как всегда, прав. Если это требует дополнительных объяснений, пожалуйста, напишите новый вопрос!

3 ответ
0 +1 -1
flyman Админ. ответил 7 месяцев назад

Если бы все было так просто …

Для достижения естественной продольной устойчивости (самолет остается на урезанной скорости даже после возмущений, таких как порывы ветра) задние подъемные поверхности должны иметь меньший подъем на площадь, чем передние поверхности. Почему? В порыве ветра угол атаки самолета изменяется на всех поверхностях почти одновременно. Имея меньший подъем на площадь, относительное увеличение подъема из-за увеличения угла атаки выше для задних поверхностей, поэтому теперь они получают относительно большее увеличение подъема, чем передние поверхности. Это создает дисбаланс, который поднимает хвост вверх, пока старый угол атаки (и, следовательно, старая скорость) не будет достигнут снова.

Отрицательная нагрузка на хвост является признаком высокой устойчивости. Это создает больше сопротивления, но позволяет пилоту снять руки с палки, прочитать его карты, проверить что-то или выпить чашку чая. Но свое влияние на наведенном сопротивлении может фактически быть полезно. Вы можете быть удивлены, поэтому, пожалуйста, потерпите меня!

Что такое индуцированное сопротивление? Это следствие создания подъемной силы на ограниченном участке. Крыло создает подъем, отклоняя воздух вниз. Это происходит постепенно над хордой крыла и создает силу реакции, ортогональную локальной скорости воздуха. Это означает, что сила реакции направлена вверх-и немного назад. Это обратная составляющая индуцированного сопротивления! Продольное распределение поверхностей, которые делают отклонение вниз, имеет мало значения (для очень технического объяснения: см. здесь, где они говорят о самолете Treffz): если у вас высоконагруженное крыло утки, его промывка в конечном итоге ударит по крылу, создавая там много наклоненного назад лифта. Утка сама по себе не вызовет столько индуцированного сопротивления, но испортит воздушный поток над крылом. За самолетом не имеет значения, летите ли вы на утке или обычной конфигурации, важно, на сколько промежутков вы распределяете создание лифта (для постоянного количества лифта на заданной скорости).

Вы, вероятно, знаете, что эллиптическое распределение циркуляции по размаху крыльев производит наименьшее индуцированное сопротивление. Теперь представьте, что ваше крыло имеет больше треугольное, чем эллиптическое распределение. Нисходящий лифт на хвосте уменьшит этот горб лифта в середине, делая распределение ближе к тому идеальному эллиптическому распределению позади всего самолета. Индуцированное сопротивление всего самолета снижается хвостом!

Еще одно объяснение: поскольку крыло создает сильный ливень в центре, хвост летит в воздушном потоке, который указывает немного вниз. Отрицательный подъем там (будучи приблизительно ортогональным местному воздушному потоку) будет фактически указывать немного вперед, поэтому ваш отрицательно нагруженный хвост производит небольшое количество тяги!

Преувеличенное изменение направления потока между крылом и хвостовой поверхностьюЧерный: общая сила, синий: лифт, Красный: перетащить

И если вы считаете, что распределение треугольного подъема необычно, пожалуйста, прочитайте этот отчет NACA R. T. Jones . Он учитывает вес крыла, и это изменяет картину того, как должно выглядеть распределение подъемной силы для минимального индуцированного сопротивления.

flyman Админ. ответил 7 месяцев назад

— Вы, наверное,знаете, что эллиптическое распределение циркуляции по размаху крыльев создает наименьшее вынужденное сопротивление.- Э-э … .. Да, конечно, я это знал. Разве не все это знают? : P (сарказм)

flyman Админ. ответил 7 месяцев назад

@dvnrrs: sioux86 знает термин индуцированного сопротивления. Оттуда недалеко до эллиптического распределения. Если он (она? наа, скорее всего, он читал что-нибудь о «Спитфайре», он, должно быть, наткнулся на него.

flyman Админ. ответил 7 месяцев назад

Считайте это юмористическим комментарием, отмечая (и в некотором смысле, хваля) ваши довольно обширные аэродинамические знания и противопоставляя его гораздо более примитивным знаниям, которые я и (я должен думать) большинство других пилотов, не являющихся учеными. Хороший ответ, как обычно, но я усмехнулся в этой строке, так как ваши знания в этой области намного выше моего уровня.

flyman Админ. ответил 7 месяцев назад

Да, я немного колебался, потому что использовал правильный (но необычный) термин «циркуляция» вместо обычного (но неправильного) «подъема». Лучше использовать странные формулировки, чем исправляться в комментариях, подумал я …

flyman Админ. ответил 7 месяцев назад

@PeterKämpf, я дал ваш ответ голос за все усилия, которые вы вложили в него, но я должен признать, я все еще не получаю его. Я до сих пор не понимаю, почему лучше иметь 2 противоборствующие силы за кг, одна из которых включает слово «вниз», а не 1 с каждой стороны, оба обеспечивают подъем? Спасибо!

0 +1 -1
flyman Админ. ответил 7 месяцев назад

Да, первый успешный полет с двигателем с неподвижным крылом Братьев Райт использовал макет утки, так почему же этот макет исчез в пользу обычного хвостового самолета?

Введите описание изображения здесьИсточник изображения

Поверхность утки нарушает воздушный поток над главным крылом. Длинная связанная утка помещает передний самолет на значительном расстоянии от главного крыла, чтобы уменьшить взаимное вмешательство. Torenbeek приводит следующие проблемы проектирования для этой конфигурации:

  • Для достижения приемлемого диапазона для центра тяжести передняя плоскость должна быть способна создавать более высокий максимальный коэффициент подъема, чем основное крыло. Как правило, это может быть достигнуто только тогда, когда основное крыло обладает низким соотношением сторон. Передняя плоскость должна быть снабжена сложной системой закрылков.
  • Замыкающие вихри передней плоскости влияют на поток над крылом и создают момент качения в боковом скольжении. Вихри могут также ударить по плавнику.

Преимущество компоновки canard заключается в том, что она обеспечивает аэродинамический момент носа с положительным подъемом: он помогает при подъеме самолета, и если он заглохнет, нос опустится, автоматически исправляя ситуацию с остановкой. Недостатком компоновки является: при больших углах атаки крыло утки обеспечивает большую подъемную силу и всегда ближе к стойлу, чем основное крыло. Это оставило бы неиспользованной большую часть грузоподъемности главного крыла на низких скоростях.

Таким образом, компоновка canard кажется особенно подходящей для трансзвуковых и сверхзвуковых самолетов-обычные самолеты с горизонтальной поверхностью в хвосте также могут путешествовать с положительной нагрузкой на хвост и имеют преимущество чистого потока над основным крылом плюс большой диапазон винтов.

0 +1 -1
flyman Админ. ответил 7 месяцев назад

Идея подавления силы на то, что вы пытаетесь поднять изначально, звучит не совсем правильно,но если присмотреться поближе, то можно увидеть истинную функциюправильно спроектированный H удар, чтобы установить крыло на максимумэффективный угол атаки, в то время как удар H находится на (самое низкое сопротивление) 0 AOA!

Мы все знаем, что одно крыло более эффективно, чем два.Действительно нет смысла положительно или отрицательно нагружатьгоризонтальный стабилизатор для оптимальной эффективности круиза. Точка проектирования при оптимальной эффективностикрыло AOA круиза было бы Clift сразу над CG.

H stab, при нулевом AOA, будет выполнять свою работу, удерживая его там, с достаточной отделкой и полномочиями лифта для обработки других ситуаций.

Дополнительным преимуществом заднего удара H является то, что он помогает направленной стабильности и помогает опустить нос, еслисамолет тонет.

Боб