Можете ли вы управлять самолетом с углом крена 90°, не теряя высоты?

Это зависит. Как всегда. Если тяга достаточно высокая, то почему бы и нет?

Полет на лезвии ножа — обычная часть фигур высшего пилотажа, и фюзеляж обеспечивает почти * всю необходимую подъемную силу. Это требует

• Достаточно скорости,
• Низкое отношение массы самолета к площади борта фюзеляжа и
• Достаточное отклонение руля направления, чтобы балансировать самолет под достаточно большим углом наклона боковой поверхности.

Для горизонтального полета установленная тяга должна быть достаточной, чтобы компенсировать высокое сопротивление в этом положении. Это не должно быть проблемой для мощных винтовых самолетов, если их топливная система обеспечивает их питание в этом положении. Форсунки должны убедиться, что угол бокового скольжения может быть допущен воздухозаборником.

Дым из выхлопа говорит о том, что этот биплан летит горизонтально. Да, это большая модель самолета (не для перевозки людей, но почти достаточно большая для этого). Но законы физики не меняются с масштабом. Пример полноразмерного самолета, делающего острие ножа, смотрите в этом видео . Спасибо @romkyns за то, что указал мне на это!

Обратите внимание на отклонение руля направления, чтобы он оставался под этим углом скольжения. Направление контролируется лифтом. При такой скорости бокового скольжения тяга винта также способствует общей подъемной силе, однако вертикальная добавляет значительную прижимную силу, чтобы балансировать самолет, а оставшуюся подъемную силу должен обеспечивать фюзеляж.

* Почти означает, что пропеллер будет нести часть веса, но большую прижимную силу по вертикали также необходимо компенсировать. В целом подъемная сила фюзеляжа очень близка к весу самолета.

Обычные самолеты, нет. Они зависят от подъемной силы, создаваемой крыльями и фюзеляжем, чтобы оставаться в воздухе. Ни один из известных мне самолетов не может создать достаточную подъемную силу, если его компонент наклонен на 90°.

Однако все это предполагает «обычные» самолеты. Если у вас достаточно тяги, ничто не говорит о том, что вам нужно полагаться на крылья для подъемной силы, и если ваша тяга направлена ​​хотя бы немного вниз, создавая достаточную вертикальную составляющую, чтобы удержать вас от снижения, не имеет значения, в каком направлении что-либо еще указывает. Крайним примером этого являются, конечно, космические ракеты.

Это происходит (в течение нескольких секунд) как часть фигуры высшего пилотажа «нерешительный бросок».

Подъемная сила зависит только от фюзеляжа (превышая вертикальную составляющую тяги), поэтому нос должен быть направлен в небо, а руль направления используется для поддержания этого положения. Поскольку фюзеляжи имеют довольно удручающее L/D, потребуется достаточная тяга, или потеряется большая скорость.

Во время «нормального» полета с ровными крыльями величина создаваемой подъемной силы будет зависеть от угла атаки крыльев (альфа). В пределах нормального режима полета самолета зависимость между подъемной силой и альфой будет почти линейной.

В идеальной ситуации с симметричным аэродинамическим профилем и без учета эффектов фюзеляжа/спутного потока при нулевом альфа-градусе подъемная сила не будет создаваться.

Там угол бокового скольжения самолета обычно называют бета. При обычном прямолинейном и горизонтальном полете это значение близко к нулю, так как боковая подъемная сила нежелательна.

Если вы повернете самолет на 90 градусов и удержите его, вы можете с альфа, близкой к нулю, и достаточно высоким углом бета создать достаточную боковую (теперь направленную вверх) подъемную силу для поддержания горизонтального полета, если форма и размер фюзеляжа позволяют это. (Это маневр с лезвием ножа, показанный на картинке в ответе Питера Кемпфа).

Для этого могут быть созданы пилотажные самолеты. Некоторые самолеты могут на мгновение удерживать высоту на острие ножа, но не смогут поддерживать относительно высокую скорость полета, необходимую для этого, и в конечном итоге начнут снижаться.

Мы делаем это все время с нашими радиоуправляемыми самолетами. Это называется маневр на лезвии ножа. Поддерживать высоту легко, если у вас достаточно мощности и площади поверхности руля, но удерживать прямую линию (с рулем высоты) обычно очень сложно.

Однако не каждый радиоуправляемый летательный аппарат может это сделать. Обычно самолеты с малым отклонением руля не могут удерживать высоту, если их площадь поверхности мала. Пилотажные могут делать это целый день. На самом деле, элегантный способ выйти из этого маневра — подняться в конце в той же ориентации.

Во время этого маневра нос самолета всегда будет немного выше (следовательно, в положении с большим тангажем), чем хвост. Я не вижу никого, кто делал бы это без тангажа и при этом сохранял бы высоту.

На самом деле не все так сложно. Все зависит от того, рассчитан ли конкретный планер на такие маневры и достаточно ли надежна силовая установка для продолжительной работы на таком режиме полета. МНОГИЕ самолеты могут поддерживать полет в горизонтальном полете с крыльями под углом 90 градусов к земле. «Голубые ангелы» ВМФ и «Тандерберды» ВВС США делают это ежедневно на своих авиашоу. Перемещение аэродинамического профиля на 90, 180, 270 и даже на 360 градусов (крен ствола) осуществляется с помощью элеронов крыльев. Большинство самолетов, способных выполнять фигуры высшего пилотажа, имеют триммеры на элеронах, рулях направления и высоте, чтобы продлить такие маневры. Хотя у большинства легких самолетов нет триммеров на руле направления и высоте.

Я был свидетелем того, как Pilatus Porter (Fairchild) взлетал почти вертикально с креном земли менее 40 футов. Конечно, он был разобран и перегружен, но он работал так, как рекламировалось. Я думаю, что где-то в какой-то момент было видео типа Youtube на эту тему. Демонстрация была проведена армией США в 1970-х годах.

Только если компонент вектора силы направлен вверх.

Модели самолетов, как правило, имеют большой руль направления, обеспечивающий подъемную силу при повороте на 90 градусов. Реактивные истребители имеют векторные сопла, которые могут поворачиваться для обеспечения подъемной силы при маневре на 90 градусов.

Большинство пассажирских самолетов не могут выполнять такие маневры.