Для большого коммерческого самолета при посадке отношение L/D увеличивается, уменьшается или почти не меняется?

Рассмотрим большой коммерческий самолет, заходящий на посадку. Точная часть, которая меня интересует, - это вспышка (когда самолет поднимает нос, но на самом деле не поднимается выше над землей) с выпущенными закрылками, но до того, как в игру вступит какой-либо эффект земли.

По сравнению с обычным круизом отношение подъемной силы к лобовому сопротивлению увеличивается, уменьшается или совсем не меняется?

Увеличение угла атаки увеличивает как подъемную силу, так и сопротивление, но, вероятно, в разных пропорциях. Я не совсем уверен, в какую сторону идет кривая для типичного аэродинамического профиля.

Кроме того, есть очень серьезное осложнение: вспышка также приводит к тому, что двигатели тоже смотрят вверх. Это означает, что некоторая «подъемная сила» создается непосредственно вертикальной составляющей тяги двигателей. Это не совсем лифт; точнее сказать, что крыльям не нужно создавать такую ​​большую подъемную силу, как раньше, потому что двигатели играют непосредственную роль в противодействии гравитации.

Таким образом, это может означать, что L/D на самом деле уменьшается, что кажется таким нелогичным.

Фактические числа для L/D на обоих этапах полета были бы самым надежным ответом из возможных. Но мне интересно, получены ли L/D, указанные производителями, из простого испытания в аэродинамической трубе (при разных углах атаки и конфигурациях закрылков) или они действительно учитывают двигатели, направленные вверх, и их типичную тягу во время факела (что лучше всего измерять в процентах от веса самолета в этот момент, и беспорядок становится беспорядочным).

Пилоты «больших коммерческих самолетов» часто мало что делают на пути к сигнальной ракете. То есть часто наблюдается минимальное изменение высоты тона. Даже для небольших многомоторных самолетов, таких как Piper Aztec, мы не расширяем так же, как с Piper Cherokee. Ссылайтесь на это видео о посадке 737 . Обратите внимание на отсутствие чистого изменения высоты тона.

Ответы (2)

В блике вы уже находитесь в граунд-эффекте. Может быть, нам стоит сравнить последний заход на посадку с круизом.

Ответ прост: L/D намного хуже в конфигурации захода на посадку. Крыло приобретает увеличенную грузоподъемность при относительно более высоком увеличении лобового сопротивления. Это не так уж и плохо: если L/D слишком велико, точное приземление становится намного сложнее. Кроме того, некоторое большее сопротивление позволяет запускать двигатели выше холостого хода, поэтому уход на второй круг занимает меньше времени. Как правило, вы хотите, чтобы L/D было между 5 и 10 для приземления. Слишком много, и заход на посадку становится слишком пологим для точного выбора точки приземления, а слишком мало , и вы теряете слишком много энергии в факеле, поэтому вы слишком быстро замедляетесь в той последней фазе, когда скорость снижения снижается.

Сравните это с L/D современных авиалайнеров в крейсерском режиме, которое составляет около 16 для таких конструкций, как Boeing 747 , и выше 20 для Boeing 787 или A350.

Вы можете изучить это дешево в планерах. Возьмите один с мощными закрылками, например, ASW 20 или ASH 25 . Попробуйте посадить их с полностью выпущенными закрылками и спойлерами: вы никогда не добьетесь плавного приземления, но упадете где-нибудь на штурвал до того, как ракета завершится. Затем попытайтесь посадить их с закрылками, установленными для медленного полета, и без спойлеров: для этого вам нужна очень длинная взлетно-посадочная полоса.

Подъемная сила двигателей во время факела очень умеренная. Они не работают на полной мощности, а даже если бы и работали, их суммарная тяга составляла бы всего около 30% веса самолета. Поскольку они не направлены прямо вверх, а только примерно на 10°, вертикальная составляющая будет составлять всего 5% даже при полной тяге. На самом деле они работают чуть выше холостого хода, а их подъемная сила составляет не более 2%.

Сравнение эффективности закрылков

Сравнение эффективности закрылков ( источник изображения ). L/D относится только к максимальной подъемной силе, а не к 60% от нее, что было бы более репрезентативным для коэффициента подъемной силы при заходе на посадку, но тенденция к снижению L/D с более высоким коэффициентом максимальной подъемной силы должна быть очевидной.

Я мог бы поклясться, что видел вспышки на довольно «ранних» высотах при заходе на посадку в моем местном международном аэропорту. Я только что погуглил, на какой высоте начинается эффект земли, и не смог найти число. Может быть, она начинается гораздо выше, чем я думал?
@DrZ214: Принято считать, что он начинает ощущаться на высоте, равной хорде крыла. Цель состоит в том, чтобы лететь близко к земле и вспыхивать так, чтобы скорость снижения остановилась, когда колеса коснулись земли. Вспышка слишком рано, и вы останетесь высоко со слишком низкой скоростью. Плохая идея!
@ DrZ214 Эффект земли зависит от размаха крыла самолета. Сила эффекта земли зависит от расстояния от земли и начинается на расстоянии одного размаха крыла . См. эту статью Boldmethod для более подробной информации с хорошими иллюстрациями и графиками.
@peter-kämpf Я думаю, вы имеете в виду один размах крыльев. Если бы она была равна хорде крыла, многие самолеты вообще никогда не столкнулись бы с эффектом земли.
@PeterKämpf Что касается вашего комментария, и помимо уже указанных ошибок в отношении эффекта земли, вы описываете технику посадки для легких самолетов, а не для больших коммерческих самолетов.
Я также хочу отметить, что в таблице отсутствует один ключевой столбец: AoA, где L/D максимальны (но для этого также требуется заданная скорость полета). Прямо сейчас он показывает L/D при максимальном CL (что, как ни странно, также не дает воздушной скорости). Это неплохая информация, но у меня сложилось впечатление, что увеличение AoA крыла увеличивает как L, так и L/D до определенного момента. Вы упомянули 10-градусную вспышку в своем ответе. Может ли это быть?
@JonathanWalters: Ваш источник и Википедия, кажется, следуют мему, с которым я до сих пор не сталкивался. Я больше полагаюсь на научную литературу , и, несмотря на то, что есть как эффект земли с преобладанием размаха, так и эффект земли с преобладанием хорды, все согласны с тем, что эффект земли действительно начинается только ниже высоты, эквивалентной длине хорды. Также мне было бы интересно узнать, чем посадка больших самолетов отличается от посадки легких.
@Adam: Нет. Эффект земли с преобладанием размаха мал по сравнению с эффектом земли с преобладанием хорды. Попробуйте сравнить самолеты с похожей хордой, но разным размахом крыла. Что действительно меняется с размахом крыла, так это влияние турбулентности ветра. Ниже одного размаха крыла самолет начинает лететь намного ровнее даже при сильном порывистом ветре.
@peter Звучит как хороший новый вопрос!
@peter Для получения дополнительной научной литературы по эффекту земли см. книгу Рождественского, если хотите.
@peter-kämpf, ты сказал, что при вспышке возникает эффект земли. Немногие крылья самолетов находятся в пределах 1 хорды от земли при раскрытии, поэтому, если у него дальность в одну хорду, это должно быть неверно. В то время как эффект земли быстро уменьшается с высотой, и он не просто присутствует или нет, один размах крыла является полезным приближением для диапазона эффекта земли.

Отношение L/D обычно меньше, т.е. хуже в посадочной конфигурации по сравнению с крейсерской. По сути, устройства большой подъемной силы в крыле жертвуют некоторой эффективностью (L/D) ради дополнительной подъемной силы. В некотором смысле, это то, что вам нужно, потому что в этот момент вас больше заботит получение большей подъемной силы на меньшей скорости.

В следующей таблице из технической заметки NACA 1930 показано изменение отношения L/D в различных конфигурациях по сравнению с крейсерским режимом.

Отношение L/D

Изображение из анализа влияния отношения подъемной силы и сопротивления и скорости сваливания на скорость сваливания и характеристики приземления , проведенного Дж. Кэлвином Ловеллом и Стэнли Липсоном.

НАСА использовало самолет CV 990 для проведения исследований захода на посадку и посадки с низким отношением L/D, которые показывают, что в условиях посадки, когда закрылки выпущены, отношение L/D ухудшается. Данные были получены при 100-процентном отклонении спойлера (скоростного тормоза) при положении закрылков 0 ∘ , 10 ∘ , и 27 ∘ со 100 ∘ спойлер (настройки скорости тормоза).

CV 990

Изображение из Технической заметки НАСА D-6732 . Исследования захода на посадку и посадки с малым аэродинамическим качеством на самолете CV-990 , проведенные Бервином М. Коком, Фитцхью Л. Фулто11-младшим и Фредом Дринкуотером III.

Из-за аэродинамических эффектов они продолжили использовать 36 ∘ закрылки и 25 процентов спойлеров вместо этого. Данные моделей аэродинамической трубы НАСА также показывают, что по мере выпуска закрылков отношение L/D уменьшается.

L/D данные

Изображение из книги «Влияние низкоскоростных аэродинамических характеристик на шум в аэропорту» , ​​автор: Эндрю Марч; Данные из технического документа НАСА 1580. Низкоскоростные аэродинамические характеристики транспортной модели сверхкритического крыла с большим удлинением, оснащенной предкрылками полного размаха и закрылками с двойными прорезями частичного размаха , разработанными Морганом, Х.Л., младшим, и Полсоном, Дж.В., младшим.

Первая ссылка содержит данные по другим самолетам Boeng (727 747 и т. д.), которые также указывают на то, что соотношение L/D страдает при выпуске закрылков.

Проще говоря, мы можем думать так: самолет летит близко к максимальному соотношению L/D (для винтовых и коммерческих самолетов с большим байпасом) во время крейсерского полета. Любое изменение этой конфигурации, скорее всего, приведет к меньшему соотношению L/D. Вот что происходит при посадке.

Двигатели вносят лишь минимальный вклад в «подъемную силу» при посадке. Для этого есть несколько причин. Тяга обычно немного меньше подъемной силы. Кроме того, при посадке коммерческого самолета двигатели обычно не работают на полную мощность. Кроме того, угол тангажа довольно мал при посадке в обычном самолете. Если сложить все это вместе, вклад тяги обычно незначителен.

Ваш предпоследний и последний абзац имеют смысл. Я все еще пытаюсь разобраться в диаграммах, потому что не знаю, что означают индексы a, b, v, f, h, v. Но я только что понял, что у больших коммерческих самолетов должно быть мало топлива во время посадки, что означает гораздо меньший вес самолета. Неудивительно, что тяга двигателей так мала при посадке.
Для большого коммерческого самолета при посадке отношение L/D увеличивается, уменьшается или почти не меняется?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v