Почему предполагается, что ЦТ находится между ЦТ и хвостом?

Важно различать силы продольной устойчивости и силы дифферента, и я считаю, что литература в целом очень плохо объясняет это для почти непрофессионала. Я использую эту концепцию, чтобы вам было легче представить, что происходит в вашем уме.

Продольная устойчивость — это просто флюгер самолета, вращающийся вокруг ЦТ в воздушном потоке, подобно флюгеру на амбаре, повернутому так, что его ось находится в горизонтальном положении. Другими словами, статическая устойчивость самолета по тангажу — это просто эффект горизонтального флюгера.

Чтобы самолет был устойчивым в продольном направлении, он просто должен быть хорош в этом флюгерном движении. Для этого требуется только, чтобы общий аэродинамический центр комбинированного горизонтального следа крыльев, гондол, фюзеляжа и хвостового оперения, Нейтральная точка, находился позади «шарнира флюгера», C of G.

В рамках этой системы вам необходимо иметь средства для управления фактическим углом к ​​относительному ветру, к которому флюгер будет стремиться, выполняя свои функции флюгера. Это позволяет вам использовать большую подъемную поверхность, чтобы удерживать все это, которую вы можете заставить работать под углом к ​​воздушному потоку, чтобы создать подъемную силу, и удерживать ее под этим углом при изменении относительного направления ветра. Если вы этого не сделаете, вы просто получите газонный дротик, который имеет огромную продольную устойчивость (его нейтральная точка находится НАМНОГО позади центра тяжести), но может двигаться только по баллистическим дугам.

Это делается путем создания противодействующего баланса сил внутри флюгера; сила, стремящаяся повернуться вокруг оси вращения в одном направлении, противостоящая силе, пытающейся повернуть флюгер в противоположном направлении.

Если снять флюгер с амбара, который обычно должен быть направлен прямо в воздушный поток (поток воздуха параллелен его продольной оси), и согнуть самую заднюю часть так, чтобы он отклонял воздух локально в одну сторону, и прикрепить его обратно к амбару, он теперь будет указывать на ветер со смещением; есть сила, выталкивающая задний конец наружу, и когда это происходит, нарастает противодействующая сила, сопротивляющаяся этому движению, пока они не придут в равновесие, и теперь флюгер будет стремиться указывать против ветра под любым углом смещения, при котором достигается точка баланса.

Вы можете назвать это «обрезкой флюгера», заставляя его работать под углом к ​​ветру, который вы можете контролировать. Горизонтальное оперение делает то же самое с самолетом в вертикальной плоскости. Угол смещения, на который будет стремиться самолет, является его углом атаки.

Таким образом, триммерные силы вызывают баланс сил между противодействующими моментами тангажа, из-за чего самолет всегда хочет лететь с некоторым смещением относительно ветра, угла атаки и статической устойчивости, что означает, что при изменении относительного ветра по какой-либо причине самолет будет вращаться. как флюгер для поддержания угла атаки, установленного балансом усилия обрезки.

Я не совсем уверен, что изображено на первой диаграмме (думаю, она изображает сумму сил при создании «эффекта флюгера»), но вторая цветовая диаграмма ясно иллюстрирует баланс сил обрезки. Прижимная сила хвоста противостоит чистым силам тангажа при опускании носа, которые включают в себя момент тангажа аэродинамического профиля крыла, рычаг от центра тяжести к центру подъемной силы и любые другие силы, вызывающие движение тангажа, такие как линии тяги с большим или низким смещением или предметы, свисающие вниз. Прижимная сила хвоста, противоположная этим силам, определяет угол смещения, при котором самолет будет стремиться влиться в воздушный поток относительно центра тяжести.

Эта склонность к «поиску угла» сама по себе является статической устойчивостью и является функцией чистого аэродинамического центра самолета-следа-как-флюгера, его нейтральной точки относительно его «оси шарнира», его центра тяжести.

Таким образом, для хорошей статической устойчивости точка C of G должна быть впереди нейтральной точки, статической границы. Для управления углом атаки G of G обычно размещается перед центром подъемной силы, чтобы создавался адекватный момент тангажа с опущенным носом, которому может противодействовать прижимная сила хвоста, для управления углом атаки.