Почему у Cessna 172 двугранные крылья, если у нее высокие крылья?

Двугранный эффект представляет собой противодействующий момент качения, вызванный боковым скольжением. Когда самолет взволнован с уровня крыльев, он сразу же начинает скользить «под гору», по сути, скользить боком к низкому крылу. Вертикальное оперение начинает реагировать на это после того, как разовьется определенное скольжение, чтобы выровнять самолет с воздушным потоком, более или менее флюгером, и самолет разворачивается (при спуске, если только вы не увеличиваете угол атаки.

Плавник должен быть достаточно маленьким, чтобы позволить этому скольжению развить небольшую величину, чтобы двугранный эффект работал. Проскальзывание создает вращающий момент для восстановления ровного полета, и это ваша поперечная устойчивость. Если киль слишком большой, он слишком рано начнет флюгерить самолет, и двугранный эффект не сможет развиться достаточно сильно, чтобы выровнять крылья, и вместо этого самолет сразу же захочет закрутиться по спирали.

В любом случае, вы получаете двугранный эффект от трех конфигураций, которые могут генерировать моменты качения от бокового скольжения: геометрический двугранный (крылья наклонены вверх), Т-образное пересечение конфигурации с высоким крылом (где диагональный поток беспрепятственно пересекает крышу, но блокируется фюзеляжем внизу). , увеличивая подъемную силу на низкорасположенном крыле) и стреловидность крыла. Самолеты с высоким крылом могут получить достаточный двугранный эффект только за счет Т-образной конфигурации, а крыло может быть прямым, особенно если маневрирование важнее крейсерского полета.

У Canadair CL-215 нет геометрического двугранного угла; Т-образный переход достаточен для водного бомбардировщика, делающего маневрирование более приоритетным, чем крейсерский (при испытаниях CL-415 торчащие вверх плоские гондолы двигателей были как заборы, тормозившие боковое обтекание, как будто над крыльями выступал фюзеляж, и привело к уничтожению большей части двугранного эффекта Т-образного соединения; нечетные загнутые вверх законцовки крыла 415 представляют собой «двугранные пластины» - лейкопластырь, предназначенный для восстановления двугранного эффекта для желаемой поперечной устойчивости).

В модели 172 (и, вероятно, в самом высокоплане с нестреловидным крылом, предназначенном для крейсерских полетов) Cessna хотела дополнить двугранный эффект Т-образной конфигурации небольшим геометрическим двугранным углом, чтобы получить желаемый общий эффект. Геометрический двугранный угол, вероятно, составляет примерно половину угла самолета с низкорасположенным крылом, поскольку большего и не требуется благодаря высокому расположению крыла. Транспортные средства с высокорасположенным крылом и нестреловидными крыльями, такие как семейство Dash 8, также имеют небольшой геометрический двугранный угол, возможно, на градус или около того за пределами двигателей, чтобы дополнить двугранный эффект Т-образной конфигурации.

Это приводит нас к размаху крыла. Стреловидность крыла создает действительно сильный крен из-за бокового скольжения (это вы обнаружите довольно быстро, когда берете первоначальный рейтинг типа реактивного самолета), поэтому существует сильный двугранный эффект от стреловидности. Когда крыло находится вверху, у вас есть двугранный эффект Т-образной конфигурации плюс двугранный эффект стреловидности крыла, и вы получаете слишком большой крен из-за бокового скольжения для желаемой поперечной устойчивости и характеристик голландского крена. Чтобы уменьшить чрезмерный двугранный эффект, они используют угловой угол, чтобы уменьшить общие эффекты сцепления крена / рыскания до желаемого уровня.

Вот почему почти все высокопланы со стреловидными крыльями имеют угловой угол (чтобы в основном компенсировать часть эффекта стреловидности), тогда как высокопланы с нестреловидными крыльями имеют нулевой или умеренно положительный геометрический угол. Точно так же реактивная струя с низкорасположенным крылом со стреловидным крылом будет иметь меньший двугранный угол, чем если бы крылья были не стреловидными.

Судя по вашим примерам, Cessna 172 находится "посередине".

Одним из ключей к пониманию этого является вертикальный центр тяжести и то, как самолет ведет себя при скольжении. Можно добавить двугранный угол, чтобы помочь откатиться от относительного ветра , а также высокий вертикальный хвостовой плавник или любую область над центром тяжести.

Но основная функция поперечного угла заключается в обеспечении устойчивости к крену в прямолинейном полете без ускорения , т.е. круиз. Небольшой толчок от порыва ветра или турбулентности будет амортизирован мгновенным смещением центра вертикальной подъемной силы и центра тяжести. Это и любое последующее боковое скольжение приведет к тому, что самолет вернется в вертикальное положение.

Любой самолет, который должен строиться под углом, например, массивный грузовой авианосец, делает это потому, что он слишком вялый при крене. В меньших самолетах аэродинамические эффекты, а не инерция, определяют скорость крена. Анедральные крылья редко встречаются на самолетах размером 172 или на любых самолетах, где желателен крейсерский комфорт.