Как влияет на тангаж самолета размещение более крупного двигателя немного вперед и выше?

Я спрашиваю об общей аэродинамике подкрыльевых двухреактивных двигателей — мне не нужна информация/спекуляции о авариях/системах Max 8, но я упоминаю аварию ниже из-за того, что я считаю неясным (по крайней мере, для меня). ) объяснение:

В ответ на рейс 610 Lion Air leehamnews.com написал:

Все объекты на самолете, расположенные впереди центра тяжести, будут способствовать дестабилизации самолета по тангажу.

  1. Но, как невольно заметил один комментатор, разве переднеприводной двигатель не будет также двигать вперед компьютерную графику.

А потом:

[G] создавая угол атаки, близкий к углу сваливания, составляющий около 14 °, ранее нейтральная гондола двигателя создает подъемную силу. Подъемная сила, ощущаемая самолетом как момент подъема по тангажу (поскольку он опережает центральную линию), теперь сильнее, чем на 737NG. Это дестабилизирует MAX по тангажу при более высоких углах атаки (AOA).

  1. Я расценил это как недостаточную авторитетность подачи, а не нестабильность подачи. Судя по приведенному выше тексту, я бы также предположил, что дестабилизирующей силой является сопротивление нижней части большей гондолы, а не подъемная сила. Например, ослабленная устойчивость по тангажу MD-11 требовала наличия системы LSAS , но не специальной системы защиты от сваливания.

Я пытался найти официальное объяснение того, почему для понимания общей аэродинамики была добавлена ​​MCAS , но в предварительном отчете об этом не упоминается.

Я представил то, что меня смутило, но вопрос в заголовке, относительно общей аэродинамики, а не 737 Max или MCAS.

«дестабилизирующая сила должна быть сопротивлением нижней части большей гондолы, а не подъемной силой», компонент, перпендикулярный воздушному потоку, по определению является подъемной силой. а учитывая отношение к самолету наверное будет и то и другое понемногу
Не существует такой вещи, как отдельные фактические физические подъемная сила и сопротивление. Обе эти вещи являются лишь искусственными логическими конструкциями, используемыми инженерами и программистами для упрощения вычислений и в качестве логического механизма, помогающего визуализировать происходящее. На самом деле силы на самолете создаются нормальным (перпендикулярным) давлением воздуха, давит на каждый крошечный кусочек обшивки самолета. «Подъемная сила» — это просто сумма всех компонентов отдельных сил, перпендикулярных вектору траектории полета, а «сопротивление» — это сумма всех компонентов, параллельных вектору полета.
«Все объекты на самолете, расположенные впереди центра тяжести, будут способствовать дестабилизации самолета по тангажу». неверно или, в лучшем случае, вводит в заблуждение. Лучше было бы: «Объекты, расположенные впереди аэродинамического центра (ЦТ), дестабилизируют самолет по тангажу в той мере, в какой они перемещают ЛА вперед, (для внешних объектов), а когда впереди ЦТ, стабилизируют самолет по тангажу до такой степени, что они продвигают компьютерную графику вперед».
@Charles Bretena, перемещающий CG вперед, требует большей силы прижима к хвосту. Проблема с исправлением дисбаланса веса аэродинамически заключается в том, что он работает только на одной скорости, поэтому требует постоянного контроля с помощью компьютера. Без изменений более высокая установка триммера приведет к более сильному поднятию носа по мере увеличения скорости. Как только угол атаки увеличивается до точки, в которой гондолы увеличивают тангаж, формула устойчивости меняется и теперь требует меньшей прижимной силы на хвост. 3 переменные шага, изменяющиеся при разном угле атаки и скорости.
Что касается триммера горизонтального стабилизатора, хорошо, Ральф Джей, мы переместим весь узел Hstab, чтобы установить шаг на крейсерском режиме и иметь триммер для закрылков? (и лифт тоже). Кажется, они кладут слишком много яиц в одну корзину, обременяя и без того низкорослый Hstab задачей спасения самолета от чрезмерного тангажа. Для этого я предложил более крупный лифт с двойными скоростями, оставив его под контролем пилота.
Но мы можем получить что-то с изменением тангажа при установке закрылков (из-за увеличения потока воздуха на хвост), так как удлинение предохранителя может не только уменьшить это, но и дать хвосту больший крутящий момент.
Больший Hstab для компенсации наклона площади гондолы оставил бы только дисбаланс веса, и знаете что? Больший Hstab весит больше! (а также дает большую стабильность шага). Обратите внимание, что с подвеской двигателя в стиле Cri-Cri тяга будет обеспечивать снижение тангажа. Некоторые конструкции ВВС 1950-х годов имели опоры реактивного двигателя с передним взрывателем, но начальству они нравились на крыльях! Теперь вы можете двигать крыло вперед, еще больше увеличивая крутящий момент хвоста. Учитывая количество аварий (более 70) этой модели, некоторые изменения дизайна кажутся необходимыми.
@Robert, ваш ответ на мой комментарий верен только для внешних объектов, размещенных перед компьютерной графикой. Иначе зачем бы нам перекладывать топливо из кормовых баков в носовые для повышения устойчивости? Вы говорите, что «движение центра тяжести вперед требует большей силы прижима к хвосту». Абсолютная правда! А это свидетельствует о большей положительной статической устойчивости самолета!
Внешнее крепление площади и веса вперед даст неоднозначные результаты по устойчивости по тангажу в зависимости от скорости и угла атаки. Чрезмерная «положительная стабильность тангажа», преувеличенная, означает, что большая часть полномочий по увеличению тангажа используется для дифферента. Это неуравновешенное состояние. При более медленном полете это становится труднее контролировать. Использование веса, чтобы попытаться справиться с аэродинамическими недостатками, работает только на одной скорости, но на Конкорде действительно успешно реализовано переключение топлива. Проблема с большими гондолами более аэродинамическая, что усугубляется мощным воздухозаборником реактивного двигателя. Многое для любой конструкции Hstab.
Не уверен, что вы имеете в виду под «несбалансированным», но полностью согласен с тем, что слишком вперед от компьютерной графики плохо по нескольким причинам. (Как вы упомянули, чрезмерное дифферентное сопротивление, уменьшенный авторитет руля высоты вверх, что увеличивает минимальную контролируемую скорость полета, и другие, но снижение устойчивости не является одним из них. Предполагая, что AC является тем же самым перемещением центра тяжести вперед, увеличивается статическая продольная (тангажная) устойчивость.
Кстати, я полностью согласен с вашим комментарием ниже о решении проблем с плохим аэродинамическим дизайном с помощью программного обеспечения!

Ответы (3)

Это ответ «я думаю», а не «я знаю», поэтому, если вы не согласны, пожалуйста, объясните, почему.

При обычном прямолинейном и горизонтальном полете это не должно оказывать существенного влияния. Но при высоком AoA, по крайней мере, значительная часть двигателей опережает и, что особенно важно, превосходит ЦТ. Гондола будет создавать как подъемную силу, так и сопротивление, результирующее действие обеих сил, находясь выше центра тяжести, будет моментом увеличения тангажа.

Даже если этой дополнительной силы самой по себе недостаточно, чтобы сделать самолет неустойчивым по тангажу, от пилотов потребуется более сильная команда опускания носа, но когда вы так близко к сваливанию, вы хотите, чтобы это было так же просто. насколько это возможно.

Поскольку гондолы подвешены ниже (низко установленного) крыла, они фактически могут быть ниже продолжения вектора траектории полета, проходящего через центр тяжести.
Это тоже мое понимание. MCAS на самом деле не предназначена для предотвращения сваливания, она предназначена для того, чтобы сделать управление по тангажу более линейным и предотвратить ступенчатое изменение отношения силы колонны к скорости тангажа, когда «начало» подъема гондолы внезапно обеспечивает дополнительный «толчок» вверх во время тангажа. маневр.
Подъем гондолы, стреловидные крылья, слишком маленький горизонтальный стабилизатор, малая линия тяги, неисправный датчик? Не пора ли перестать маскировать плохую инженерию программным обеспечением? Не нужно рисковать идти все дальше и дальше к нестабильности с гражданскими транспортами. Мы не можем игнорировать то, что заставляет вещи стабильно летать, возвращаясь к копью и стреле. Посмотрите на Boeing YC-14 и B-52.
Нахождение выше CoG не имеет значения. Это впереди CoG, что имеет значение. Думайте об этом как о качелях с точкой опоры в ЦТ. Любая направленная вверх сила, приложенная к одной стороне качелей, вызовет момент подъема на этой стороне, независимо от того, находится ли эта сторона в настоящее время выше или ниже точки опоры. Нижняя часть гондол двигателей обычно находится намного ниже ЦТ авиалайнера.

Размещение более крупного (реактивного) двигателя немного впереди и выше (на крыле) воздействует на самолет по двум направлениям.

  1. Перемещение двигателя вперед смещает центр тяжести вперед, что требует большей прижимной силы на хвост (если не отрегулировано размещение груза/топлива). Как правило, передняя ЦТ улучшает курсовую устойчивость, но ее можно корректировать только для одной скорости.

  2. Перемещение двигателя вперед создает большую площадь перед центром подъемной силы, если смотреть прямо из-под самолета, что влияет на устойчивость по тангажу при больших углах атаки. Решение для улучшения устойчивости по тангажу состоит в том, чтобы добавить зону за центром подъемной силы, как правило, на горизонтальном стабилизаторе. Другое решение — заглушить Hstab (как хвост B-24 Liberator), чтобы сделать его более эффективным.

Понимание общей аэродинамики является ключевым здесь. Очень стабильный самолет (где Hstab допускает только очень медленное изменение угла атаки) с очень плавным рулем высоты (до смешного безопасным для гражданских транспортных средств) - это то, что может быть гораздо более желательным для этого приложения.

Я не проголосовал за вас. Тем не менее, какие у вас есть доказательства того, что MAX страдает от проблемы со стабильностью высоты тона?
Жду ответа от Боинга. Консенсус здесь, по-видимому, заключается в том, что при определенных условиях угла атаки и воздушной скорости более крупный двигатель с передним расположением (при полной тяге) ухудшает устойчивость по тангажу. Видео финальных моментов Льва тоже очень трогательное. У меня такое ощущение, что взрыв от более высоконастроенного двигателя может «коандировать» оперение (втягивая его в воздушный поток). Смыв пуха, влияющий на оперение, также может быть проблемой. Концепция близнеца-монстра, похоже, отлично работает на 777-м, а 757-й все еще находится в производстве как грузовой корабль, поэтому у них могут быть какие-то способы исправить это или другие варианты.
Аэродинамические данные являются собственностью компании, поэтому, если вы не специалист по аэродинамике Боинга, работавший над этой программой, все является предположением. Я не видел достоверных отчетов о том, что характеристики сваливания ухудшаются при максимальной тяге. Нелинейные эффекты при большом падении сложны, особенно при ударах на высокой скорости, я не понимаю, почему вы можете свести это к «Боингу следовало использовать больший хвост».
@ Джимми, на самом деле мне 727 нравится намного больше. Также может возникнуть вопрос, куда деть хвост (и двигатели). Но готовый продукт, особенно для обслуживания пассажиров, должен быть максимально простым и легким в управлении. Мое первое любопытство состояло в том, чтобы оценить воздушный поток при высоком AOA. Я бы рассматривал больший хвост как возможное решение, возможно, с такой же шириной передней кромки, но большей глубиной (нижний аспект). Надеюсь, компания сможет «уварить», сохранив дистиллят, а не низ!
Извините, но увеличение размера хвоста, чтобы помочь с Fs/g на трансзвуковых Махах и идентификаторе сваливания, кажется довольно надуманным. Вы бы переработали дизайн почти всего конверта. Я не понимаю вашего комментария о LE. Вы про hstab LE? Почему это вообще имеет значение?
@Джимми, взгляните на B-52 Hstab, а также на парящих птиц. Особенно черные стервятники и кондоры. Природа создала танкетку как идеальное дополнение к массивным парящим крыльям. Птицы даже имеют переменную геометрию, они разворачиваются веером, чтобы увеличить площадь, когда они достигают высокого угла атаки, непосредственно перед приземлением. Если бы я знал точное решение. Я бы отправил свое резюме в этот момент. Но есть большая историческая база данных, которую могут исследовать все дизайнеры. Я надеюсь, что они исправят это в ближайшее время.
«Обычно передний ЦТ улучшает курсовую устойчивость, но его можно корректировать только для одной скорости». Хм? Почти все самолеты, не являющиеся истребителями и не предназначенные для высшего пилотажа, имеют передний ЦТ и способны балансировать на различных скоростях полета.
@reirab. Конечно, самолеты можно балансировать для разных скоростей, но при установке ЦТ вперед прижимная сила действует на хвост. Если вы меняете скорость, вы должны заново подстраиваться. Это называется «статической устойчивостью». Триммер на одну скорость — отличная функция безопасности для низких и медленных заходов на посадку. «Почти все самолеты» могут нуждаться в лучшем квалификаторе, поскольку экономия топлива может быть достигнута за счет устранения дифферентного сопротивления. Но самолет, о котором идет речь, похоже, уже возвращается, и я желаю им всего наилучшего.
@RobertDiGiovanni Я знаю, что такое продольная статическая устойчивость; Я только что обнаружил, что ваше утверждение о том, что «прямая ЦТ ... может быть обрезана только для одной скорости», довольно сбивает с толку. Это предложение звучит так, как будто оно говорит о том, что вы можете триммеровать данный самолет только на одну воздушную скорость, если он имеет передний ЦТ, что, очевидно, неверно (как вы сказали в своем комментарии, вы можете просто перебалансировать, чтобы изменить уравновешенную воздушную скорость).

Все действуют так, как будто подъемная сила, создаваемая гондолами двигателей, действует только на увеличение прижимной силы, необходимой для горизонтального хвостового оперения, и усилий пилота, чтобы вызвать это увеличение прижимной силы.

О чем не говорится, так это о том, что подъемная сила, создаваемая гондолами двигателей, опережает подъемную силу, создаваемую крылом, в результате чего общий вектор подъемной силы самолета движется вперед. По мере увеличения угла атаки подъемная сила гондол увеличивается нелинейно (больше, чем можно было бы ожидать. Я полагаю, что это приводит к тому, что весь центр подъемной силы самолета смещается вперед относительно центра тяжести. В этом случае увеличение угла атаки приводит к большему моменту тангажа, который может очень быстро привести к разгону и сваливанию.

Проблема 737 MAX связана с аэродинамикой и не может быть решена с помощью MCAS, которая изначально предназначалась для повышения продольной устойчивости.

MCAS представляет собой функцию автоматического триммирования, срабатывающую только при определенных условиях, что немного отличается от системы повышения продольной устойчивости, которую можно рассматривать как устройство, действующее во всем диапазоне полета. Когда он не срабатывает, у 737 MAX, похоже, нет аэродинамических проблем.
MCAS не является средством повышения продольной устойчивости. Первоначально он был разработан для повышения устойчивости при маневрировании.
Как влияет на тангаж самолета размещение более крупного двигателя немного вперед и выше?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v