Как аэродинамически реагируют самолеты, когда они переводятся в перевернутый полет путем качения?

Ради вопроса самолет вполне способен к перевернутому полету, никаких проблем с двигателями и т.д.

Предысторией вопроса является наблюдение, что воздушный поток вокруг крыла также должен менять направление. Если я посмотрю с конца правого крыла в сторону фюзеляжа, я увижу, что воздух движется вокруг крыла против часовой стрелки, а в перевернутом состоянии он должен вращаться по часовой стрелке. Таким образом, в какой-то момент относительный поток воздуха в среднем должен полностью прекратиться, больше нет разницы между верхней и нижней частью крыла.

Пока воздушный поток не является турбулентным, это должно ощущаться пилотом как сваливание из-за отсутствия подъемной силы, а также вихри на законцовках крыла должны прекратиться. Положение «нет подъемной силы» должно быть где-то рядом с точкой, когда крылья самолета находятся в вертикальном положении.

Итак, что происходит, когда пилот приводит самолет в движение? Является ли это плавным переходом от полного подъема к его полному отсутствию и к полному подъему назад, или это внезапная потеря подъемной силы, которую необходимо преодолевать за счет инерции вращения? У меня также есть подозрение, что попытка крена со слишком большим углом атаки чревата реальным сваливанием, потому что возобновление циркуляции вокруг крыла затруднено.

Ответы (3)

Я летаю на таком самолете. My Laser имеет полностью перевернутые системы (масло, газ) и симметричные аэродинамические поверхности.

Вы правы в том, что при вертикальном полете крылья создают подъемную силу в направлении от колес, а при перевернутом полете вектор подъемной силы указывает в противоположном направлении.

Вы также правы, что крылья создают нулевую подъемную силу при крене 90 градусов.

Что касается того, что происходит во время броска, переход плавный. Предполагая, что вы поддерживаете постоянный курс, подъемная сила, обеспечиваемая крыльями, уменьшится до нуля в точке крена 90 градусов, а затем полностью возобновится при крене 180 градусов в направлении, противоположном крылу. По мере уменьшения подъемной силы носовая часть самолета обычно резко уменьшается. Это не аэродинамический свал и нет внезапного начала. Это все равно, что зайти в ныряющий поворот вместе с поворотом.

Вот почему попытка перевернуть самолет без предшествующей акробатической подготовки может привести к летальному исходу. Этот «простой бросок», который вы пробовали, может легко привести к погружению >Vne.

Есть 3 способа не потерять высоту во время бочки:

  1. Как вы предложили, катитесь достаточно быстро. Мой самолет совершает полный оборот на 360 градусов чуть более чем за 1 секунду. Не так много времени, чтобы сбросить высоту :-)
  2. Используйте «верхний руль направления» (ближнюю к небу ногу), чтобы поднять нос. В точке 90 градусов вы используете боковую часть фюзеляжа в качестве грубого крыла. Это работает в правильном самолете. Это требует необычайно большого руля и большой практики.
  3. Предвидьте потерю, делая ОЧЕНЬ большую подачу перед броском. Вы получите больше броска бочки, но это все еще бросок.

Пожалуйста, не пытайтесь делать это без соответствующей подготовки. Глупые люди умирают так.

Я всегда задавался вопросом, что будет делать самолет со спойлерами только для управления по крену, такой как Northrop Black Widow или Mitsubishi MU-2, если вы будете медленно катить его и доберетесь до перевернутой части полета. Будет ли расширенный спойлер, теперь расположенный в «нижней части» крыла, действовать как разрезной закрылок и помогать с отрицательной подъемной силой и продолжать крен? Или случилось бы наоборот? Или какой-то промежуточный эффект?
Мудрый совет. Спасибо.
@JohnK - Вы должны опубликовать это как новый вопрос - понятия не имею.
Большое спасибо. Я не летчик, мне просто было интересно, что обратный поток делает для летчика с точки зрения ученого. :)
@ТорстенС. Вам также может быть интересно попытаться выяснить, что происходит, когда крылья развернуты на 90 градусов в ситуации 2. Некоторые каскадерские самолеты могут не только летать в перевернутом положении, но и останавливаться в середине крена и летать с вертикальными крыльями. Это называется полет «на лезвии ножа». Подсказка: руль направления, упомянутый в ситуации 2, — это, по сути, пилот, использующий руль направления в качестве руля высоты.
Спойлеры @JohnK увеличивают сопротивление и уменьшают угол атаки. В отличие от элеронов они используются только на одном крыле, в одном направлении (к верхнему крылу). Летая в перевернутом положении, они по-прежнему создают отрицательную подъемную силу + сопротивление. Скорость крена замедляется или останавливается, когда угол наклона становится все более и более отрицательным, потому что неблагоприятное рыскание влияет на относительную диссимметрию подъемной силы между обоими крыльями. До тех пор, пока что-то, похожее на инверсию вращения, не приведет к неизбежному входу в перевернутое плоское вращение.
@qq jkztd не уверен в этом. Может быть, это зависит. Если спойлерон находится прямо перед закрылком и выдвинут, скажем, на 20 градусов в перевернутом полете, это может привести к увеличению подъемной силы вверх, как если бы это был разделенный закрылок. Я хотел бы увидеть некоторые фактические данные испытаний.
@JohnK, если под «перевернутым полетом» вы подразумеваете перевернутый горизонтальный полет намного выше скорости сваливания (скорость сваливания при отрицательном угле), я полностью согласен, и это зависит только от угла атаки.
«Так умирают глупые люди». +1 только за это!
«...крылья создают нулевую подъемную силу при крене 90 градусов». Пока есть положительная G и положительный угол атаки, крылья будут создавать подъемную силу. При 90 градусах AOB ваш вектор подъемной силы будет просто параллелен горизонту. Правильнее было бы сказать, что вертикальная составляющая подъемной силы, создаваемая крыльями, равна нулю. (отсюда необходимость создания подъемной силы фюзеляжем, если вы собираетесь удерживать высоту...)

Если я смотрю с конца правого крыла в сторону фюзеляжа, я вижу, как воздух движется вокруг крыла против часовой стрелки, а в перевернутом состоянии он должен вращаться по часовой стрелке.

Обратите внимание, что вы можете сделать то же самое, просто погрузив самолет в пике. Все, что вам нужно, это чтобы угол атаки был отрицательным. Когда он проходит через нулевой угол атаки, подъемная сила падает до нуля.

Пока подъемная сила стремится к нулю, воздух все еще движется над поверхностями. Так что, пока вы держитесь подальше от срыва, он остается управляемым.

«Если я посмотрю с конца правого крыла в направлении фюзеляжа, я увижу, как воздух движется вокруг крыла против часовой стрелки, в перевернутом положении он должен вращаться по часовой стрелке, а в перевернутом — по часовой стрелке». Что это вообще значит? Воздух течет от передней кромки к задней кромке вдоль верхней и нижней части крыла, а не по часовой стрелке или против часовой стрелки. Перевернутое вращение, независимо от того, поддерживается ли +1, ноль или -1 G, не изменяет направление потока над крылом.
@MichaelHall, см. large.stanford.edu/courses/2007/ph210/glownia2 или spsnational.org/sites/default/files/files/publications/observer/… . Циркуляция является результатом подъема. В перевернутом полете (или крутом пикировании) угол атаки отрицательный, а циркуляция обратная.
Итак, здесь присутствует составляющая градиента давления, которая, как мне кажется, вводит в заблуждение. Я не полностью усвоил то, что пытаются передать авторы, но цифра 5 Нойеншвандера и цифра 4 Лафлина могут ввести в заблуждение. Воздух не обтекает крыло по кругу, он течет от передней кромки к задней кромке. Так же, как изображают другие фигуры. Так же, как вы могли бы увидеть это в аэродинамической трубе. Кроме того, при любом обсуждении «перевернутого» полета следует предостерегать, является ли он устойчивым отрицательным 1G или нет. Потому что бросок можно сделать, сохраняя положительные G и угол атаки.

Если вы положительно нагружены на всем протяжении вращения ствола, циркуляция вокруг аэродинамического профиля никогда не прекращается, самолет просто приносит циркуляцию с собой. Как если бы у вас была секция аэродинамического профиля, создающая подъемную силу в аэродинамической трубе, и вы вращали бы всю трубу на 360 градусов.

С другой стороны, если вы «подтолкнули» к переходу в полет с отрицательной нагрузкой, когда приближаетесь к перевернутому, тогда да, действительно должно произойти изменение направления циркуляции вокруг аэродинамического профиля.

Как аэродинамически реагируют самолеты, когда они переводятся в перевернутый полет путем качения?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v