Как положение, скорость и высота меняются при увеличении шага?

Я некоторое время боролся со следующим вопросом, был бы очень признателен за помощь и объяснение, почему .

Сценарий:

  • Я езжу на своей Cessna в крейсерском режиме, 2300 оборотов в минуту, обрезанный до 95.

  • Я поднимаюсь, скажем, на 1 дюйм обратного давления, и держу его.

Сначала самолет начинает набор высоты и замедляется, но что происходит дальше?

Как будет выглядеть самолет, скажем, через 5 минут, когда я все еще буду держать этот тангаж в 1 дюйм, какое у него будет положение, скорость и высота?

Вы говорите об одном дюйме обратного давления, измеряемом противодавлением, чтобы получить это смещение на искусственном горизонте, или противодавлением, чтобы первоначально получить один дюйм обратного движения вилки?
Возможно, вам будет интересно прочитать известную авиационную книгу "Ручка и руль". В главе 1 рассматривается взаимосвязь между положением, скоростью, весом и углом атаки.
Вы будете лететь медленнее и набирать высоту, но количество изменений зависит от статической устойчивости самолета. Не зная этого, я не могу быть более точным.
Терри: Я думаю, он имеет в виду, какое влияние оказывает поле на 4 силы. Чтобы ответить на ваш вопрос, я думаю, что он имеет в виду любое отклонение руля высоты относительно урезанного круизного положения, просто оттянуть штурвал на 1 дюйм назад относительно круизного положения, что означает малейшее отклонение руля высоты вверх.
Мое отношение улучшается с шагом и скоростью...
Дюйм не является мерой давления. Вы имеете в виду, что при существующих обстоятельствах вы перемещаете штурвал на один дюйм назад от его положения дифферентовки? Если да, пожалуйста, измените вопрос, чтобы сказать так.
PS почему бы не попробовать и не посмотреть?
PPS, по прошествии этих 5 минут вы все еще держите то же ДАВЛЕНИЕ, что и первоначально, насколько можете? Или вы все еще держите штурвал ровно на 1 дюйм позади исходного ПОЛОЖЕНИЯ дифферента? Если второе, то как узнать? Вы отметили положение жирным карандашом или чем-то еще на штоке, который выступает из приборной панели? Вы обернули (и заклеили) бумагу вокруг стебля, чтобы можно было делать отметки карандашом? Затягивали ли вы зажимные тиски для листового металла (конечно, с мягкими губками) на штоке в отделке, чтобы показать место, где он выступает из панели?
Я проделал все это, и это хороший способ изучить последствия изменения ПОЛОЖЕНИЯ контрольного хомута. без учета ДАВЛЕНИЯ. Кроме того, вы можете просто плотно сжать пальцы вокруг штока в том месте, где он выступает из панели, чтобы отметить место, и постараться не дать им соскользнуть.
Или вы имели в виду, что вы постоянно применяете ту же силу или ДАВЛЕНИЕ (насколько это возможно), которое ИЗНАЧАЛЬНО сдвинуло вилку на один дюйм назад от ее урезанного положения, независимо от его ТЕКУЩЕГО положения? Это был бы совсем другой сценарий. Таким образом, вопрос требует уточнения, прежде чем на него можно будет ответить. Вопрос может привести к довольно интересному набору ответов, но сначала его нужно немного очистить, чтобы было более ясно, в чем заключается фактический вопрос.
Суть в том, что по мере изменения воздушной скорости меняется положение штурвала управления, а также сила или давление, необходимые для удержания штурвала на заданном расстоянии от его текущего или исходного положения балансировки. Таким образом, ваш вопрос манипулирует множеством переменных, не уточняя, какие из них вы намерены оставить постоянными.

Ответы (2)

Ну, вы знали, что нужно быть точным в отношении самолета, числа оборотов в минуту, воздушной скорости и положения.

Оттягивание вилки назад без каких-либо других изменений создаст избыточную подъемную силу, и начнется набор высоты. Это единственный момент в сценарии, когда у вас есть избыточная подъемная сила, потому что: увеличение угла атаки увеличивает сопротивление.

Затем самолет замедляется по двум причинам. Во-первых, более высокий угол атаки означает большее сопротивление. Во-вторых, по мере того, как самолет поднимается вверх, вектор гравитации все больше влияет на вектор сопротивления. (Спускаемый самолет носом «вниз» позволяет силе тяжести способствовать тяге).

В частности, для 172 есть 2 исхода. В этом случае устойчивый набор высоты возможен при более низкой воздушной скорости. Если штурвал тянуть сильнее, самолет продолжает тангаж и сваливание (с большей мощностью и/или воздушной скоростью он может зацикливаться, но я бы не стал ставить на это при 90 узлах, 75% мощности от горизонтального полета в 172-м).

Но через 5 минут? По мере набора высоты двигатель производит все меньше и меньше тяги. Предполагая статическую устойчивость (признак правильно сбалансированной ЦТ 172, проверено перед полетом), скорость набора высоты будет уменьшаться до тех пор, пока у самолета не будет недостаточно тяги для продолжения набора высоты. Затем он будет лететь горизонтально на своей уравновешенной воздушной скорости . (Если у вас достаточно кислорода и нет встречного ветра, ваша скорость относительно земли будет выше).

Но это дает представление о том, что он делает, когда поднимается в первую очередь. Поскольку крыло примерно в 4 раза эффективнее винта в создании подъемной силы, тангаж и «использование винта для набора высоты» не очень хорошо работают. Оказывается, в подъеме механизм статической устойчивости работает так же хорошо, как и везде. Когда самолет набирает высоту и замедляется, теряется достаточная подъемная сила, чтобы самолет тонул (даже если нос направлен в небо). При опускании нос опускается вниз, что увеличивает скорость, что увеличивает подъемную силу. это работает при любой настройке мощности, от планирования до полной мощности. .

Мы видим, что "5 минут спустя" самолет больше не может набирать высоту, но по-прежнему будет статически стабилен на своей балансировочной скорости, так что... отключите мощность и наслаждайтесь полетом домой на этой воздушной скорости (если вы можете это сделать) , или, по крайней мере, помните CARB HEAT ON.

Кроме того, обратитесь к POH за диаграммой огибающей полета, и помните, что чрезмерное натяжение штурвала также может превысить пределы G.

Спасибо ребята. Итак, вы говорите, что из нашего круиза на высоте 95 IAS, скажем, 2000, мы войдем в набор высоты, наша скорость уменьшится, и мы будем медленно набирать высоту, пока, скажем, на высоте 10 000 футов, наконец, кривая требуемой мощности не совпадет с кривой доступной мощности, наш самолет остановится. набор высоты (скажем новая скорость 80/70), а скорость обратно увеличится до круизной 95?
Извини, Роберт, не уверен, что я слежу за тобой. Я понимаю, что он будет подниматься, и когда он достигнет требуемой мощности = доступной мощности, подъем прекратится. Но какой будет новая круизная МСФО? Вы говорите, что он будет летать со своей ограниченной воздушной скоростью. Разве это не урезанная скорость полета 95?
Нет, потому что вы изменили отделку, оттянув вилку назад.
О, кажется, я начинаю понимать. Так что наша новая крейсерская высота будет выше, скорость будет ниже: Спасибо.
@ leha007 ну, ты все равно получаешь комментарии. Триммерная скорость не изменится, скороподъемность изменится . Если вы выберете максимальную высоту, то отпустите штурвал , ваша триммерная скорость вернется к 95, и ваш самолет вернется на исходную высоту, потому что у него недостаточно тяги , чтобы выполнить 95, указанные на этой высоте.

Общий ответ звучит примерно так:

Горизонтальный полет, по сути, включает в себя баланс трех факторов:

  1. Как быстро вы движетесь относительно ветра?
  2. Каков угол атаки (АОА) ваших крыльев относительно ветра?
  3. Насколько плотен воздух, через который вы летите, в зависимости от высоты, температуры, влажности и т. д.?

Скорость и угол атаки — это переменные, которыми вы управляете косвенно, через газ (увеличивая тягу) и штурвал (используя руль высоты для изменения шага) соответственно. Дело в том, что изменение одной переменной (скорости, угла атаки или плотности) требует изменения одной или обеих других переменных для поддержания равновесия. Хотите оставаться в горизонтальном крейсерском режиме на заданной высоте плотности после снижения дроссельной заслонки? АОА должен увеличиваться. Если угол атаки останется прежним, самолет начнет тонуть, потому что плотность течения не может обеспечить достаточную подъемную силу при таком сочетании угла атаки и скорости.

Это объясняет некоторые «почему». Теперь давайте рассмотрим ваш сценарий. Вы убрали газ из уравнения. Тяга фиксирована и не может быть изменена. Это означает, что для любого изменения АОА плотность должна обеспечивать равновесие. Если вы уже не находитесь на скорости сваливания, небольшое увеличение угла атаки без уменьшения дроссельной заслонки приведет к началу набора высоты при более низкой скорости движения вперед, потому что эта новая комбинация угла атаки и скорости создает избыточную подъемную силу при текущей плотности воздуха. Вы променяли скорость движения на дополнительную подъемную силу. Поскольку дроссель и новый шаг теперь фиксированы, самолет будет просто набирать высоту с новой скоростью и углом атаки до тех пор, пока высота и температура не снизят плотность наружного воздуха до новой точки равновесия. В этот момент дрон снова будет сконфигурирован для горизонтального полета на новой высоте плотности. Также, поскольку плотность будет меняться постепенно, скорость набора высоты также будет постепенно уменьшаться. Вероятно, потребуется некоторое время, чтобы полностью выровняться.

ДОПОЛНЕНИЕ:

Тема «подъемной силы» всегда вызывает споры, потому что технически подъемная сила может создаваться в любом направлении, в зависимости от того определения подъемной силы, которое вы рассматриваете. Самолет, движущийся по воздуху на боку, все еще может создавать небольшую боковую силу, противодействующую гравитации, даже если крылья могут вообще не создавать силы. Вертолет в режиме зависания использует весь свой ускоренный воздушный поток для противодействия гравитации, но изменение наклона диска несущего винта делит эту общую силу между подъемной силой (противодействующая сила тяжести) и тягой (противодействующее сопротивление). Пилотажный самолет, висящий на винте, использует ускоренный воздушный поток почти таким же образом. Самолет, летящий вверх ногами, создает подъемную силу, которая одновременно направлена ​​против силы тяжести и направлена ​​к нижней части самолета.

Кроме того, принципы Бернулли одинаково хорошо работают в любой ориентации. Аэродинамический профиль с асимметричным изгибом, установленный вертикально, по-прежнему будет создавать область более низкого давления с одной стороны, чем с другой, и по-прежнему способен изменять угол атаки для регулировки отклонения. Это лифт? Простое физическое определение скажет «Нет», потому что это не противодействие гравитации. Аэродинамический анализ аэродинамического профиля сказал бы: «Да», аэродинамический профиль создает подъемную силу в соответствии со своей ориентацией, которая в данном случае влияет только на рыскание.

Было бы хорошо, если бы весь мир мог согласиться с тем, что Подъемная сила — это сумма всех сил, противодействующих гравитации, а Тяга — это сумма всех сил, противодействующих сопротивлению, независимо от того, создаются ли эти силы аэродинамическим профилем или винтом (что по-прежнему массив аэродинамических профилей!). К сожалению, пока при обсуждении этой проблемы в приличной компании часто требуется уточнение.

В заключение я хотел бы, чтобы вы задумались над следующим: в вашем сценарии причина того, что ваш самолет замедляется, заключается в том, что, как и в случае с вертолетом, ваш опорный диск наклоняется, распределяя свою мощность между подъемной силой и тягой. Сопротивление самолета остается, поэтому дополнительная подъемная сила снижает скорость. Крылья, с другой стороны, больше не несут полную нагрузку противодействия гравитации, поэтому подъемная сила, которую они создают, ДЕЙСТВИТЕЛЬНО уменьшается, но только потому, что теперь они делят эту нагрузку с винтом.

Спасибо ребята. Итак, вы говорите, что из нашего круиза на высоте 95 IAS, скажем, 2000, мы войдем в набор высоты, наша скорость уменьшится, и мы будем медленно набирать высоту, пока, скажем, на высоте 10 000 футов, наконец, кривая требуемой мощности не совпадет с кривой доступной мощности, наш самолет остановится. набор высоты (скажем новая скорость 80/70), а скорость обратно увеличится до круизной 95?
Да, ты поднимешься. Да, скорость упадет. 10 000 футов является умозрительным - это зависит от факторов, влияющих на плотность воздуха, и от того, сколько дифферентов вы уже применили. Я сомневаюсь, что вы подниметесь на 8000 футов с одним дюймом кормовой вилки (особенно до того, как кончится бензин). Да, когда кривые находятся в равновесии, вы снова окажетесь в горизонтальном полете.
Нет, вы не увеличите скорость, как только вернетесь в горизонтальный полет. Это будет высота с новой плотностью, которая поддерживает горизонтальный полет для этой новой комбинации угла атаки и скорости: воздух тоньше, поэтому меньше тяги, поэтому меньше избыточной мощности, заставляющей вас набирать высоту, вплоть до того момента, когда вы выровняетесь и сможете поддерживать новый, более медленный полет. скорость (80 или 70 узлов, как угодно).
Понятно! Спасибо.
И еще один, чтобы убедиться, что я понимаю, скажем, из круиза я прикладываю обратное давление, но на этот раз не блокируйте штурвал и отпускайте его. Будет ли самолет подниматься вверх, затем опускаться, затем вверх, а затем вниз в серии уменьшающихся колебаний, пока не вернется на ту же высоту в 95?
@ Аарон Холмс, спасибо, ваше объяснение подтверждает концепцию, которая находится в процессе улучшения на этом сайте: подъемная сила больше, чем вес при подъеме . Очень многие здесь думали, что меньше. При любых настройках мощности/триммера статически устойчивый самолет будет качать вверх (если слишком быстро) или тангаж вниз (если слишком медленно). Дроссель определяет угол к горизонту , а вертикальный подъем определяет подъем или опускание . При увеличении тангажа 172 вертикальной составляющей тяги недостаточно, чтобы заменить вертикальную подъемную силу (соотношение 1:4), и угол набора высоты самолета уравновешивается на основе тяги .
@RobertDiGiovanni -- Насчет того, что "подъемная сила больше, чем вес при подъеме". -- Нет. Не в стабилизированном стационарном наборе высоты. В этом случае подъемная сила меньше веса. См., например , Aviation.stackexchange.com/a/56476/34686 .
@quiet flyer: см. ответ с самым высоким рейтингом по ссылке, которую вы разместили. В этом случае мы определяем подъемную силу так, как это сделал бы физик, как «сумму всех сил, действующих против гравитации», а не как «сумму всех сил, действующих перпендикулярно верхней части самолета».
Этот умрет тяжело, но должен. Первая вертикальная подъемная сила — это косинусная подъемная сила, там подъемная сила должна быть больше веса, если самолет наклонен вверх или вниз. Помните, что использование крыла всегда более эффективно, чем тяга или сопротивление! Во-вторых, любая вертикальная тяга составляет только 1/4 (для 172) вертикальной подъемной силы, потерянной из-за тангажа. В «стабилизированном устойчивом состоянии» все направленные вверх силы = весу, что по существу делает самолет «невесомым», а тяга действует против сопротивления. Так счастлив с Аароном, потому что Ро тоже попал туда. Rho также является частью уравнения подъемной силы, так как угол атаки увеличивается.
@ Роберт, как ты пришел к своей фигуре 1/4? Если вы говорите о «вкладе вертикальной тяги», то он напрямую не сопоставим с подъемной силой и сильно зависит от шага. Скажем, мы были на уровне (шаг = 0), тяговая составляющая 0%, подъемная сила 100%. Тангаж вверх 5°: теперь потеря подъемной силы 1 − потому что ⁡ ( 5 ° ) ≈ 0,4 %, усиление тяги грех ⁡ ( 5 ° ) ≈ 8,7 %. Если мы учтем L/D ≈ 10, то все равно будет 0,87% выигрыша в абсолютных числах против 0,4% проигрыша.
@Zeus на скорости 95 узлов отношение тяги к подъемной силе 1/4 на самом деле было бы немного щедрым, а (для Clarke Y) L / D намного больше, чем 10 (при оптимальном AOA). Но мне очень нравятся ваши попытки подставить цифры, а не страстно спорить. Я работаю в обратном направлении от реальности, и Vy, и Vbg работают быстрее, чем V min, потому что...? Производительность Vy намного лучше, чем у Vx, потому что...? В конце концов, «вертикальная составляющая тяги» является спорной для достижения наилучших характеристик (которые вам нужны на максимальной высоте). Тяга только противостоит сопротивлению (в направлении, в котором летит самолет). Крыло делает подъемную силу.
Таким образом, лучший способ набора высоты — установить угол атаки на оптимальный и немного увеличить скорость (Vy). Увеличение высоты принесло это домой так хорошо, что чем выше вы поднимаетесь, тем меньше вы можете поднять тангаж (потому что вы больше не можете двигаться быстрее). Кривая зависимости тяги от воздушной скорости для винта с фиксированным шагом 172-х делает ее немного более запутанной (и даже возможным гораздо более медленное Vx).
@ Роберт, совершенно очевидно, что крыло - самое эффективное аэродинамическое устройство. Но все же я не понимаю, как вы привязываете это к эффективности опоры. Буквальная интерпретация вашего «любой вклад в вертикальную тягу составляет только 1/4 вертикальной подъемной силы, потерянной из-за тангажа» - это расчет, который я сделал, только с другим результатом. Лучшее значение L/D C172, как известно, чуть меньше 11, поэтому при 95 узлах оно, вероятно, составляет около 8, и чем оно ниже, тем больше должна быть тяга , а также ее вертикальный вклад.
Что ж, рад продолжить работу над ним. 2400-фунтовая Cessna прекрасно летает с 600-фунтовой тягой, но не может взобраться на пропеллер (не дотягивает до 1800-фунтов!). Лучше всего использовать крыло. В этом случае увеличение угла атаки при том же значении тяги вызывает набор высоты. Снижение воздушной скорости с 95 до 70-80 (см. кривую лобового сопротивления) дает самолету (меньшее аэродинамическое сопротивление и больше тяги) возможность набора высоты, и это происходит до тех пор, пока фактор Ро больше не позволяет это делать. Теперь, если бы вы были на другом конце кривой мощности, как Лангевише, вытягивание руля высоты вызвало бы более высокое сопротивление «мягкому скольжению».
Но «компонент вертикальной подъемной силы» может существовать для F-16, но не для 172. Для перемещения самолета необходимо использовать тягу, позволяя более эффективному крылу поднять его.
Как положение, скорость и высота меняются при увеличении шага?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v