Существуют ли авиалайнеры с дистанционным управлением с отрицательной или почти нейтральной устойчивостью по тангажу?

Разработаны ли какие-либо современные коммерческие авиалайнеры с электродистанционными системами управления полетом с отрицательной или почти нейтральной устойчивостью по тангажу, чтобы они могли использовать возможности таких систем для снижения дифферентного сопротивления и повышения эффективности использования топлива?

Если да, то какие самолеты так спроектированы?

И если нет, то почему?

введите описание изображения здесь

На изображениях самолет с положительной статической устойчивостью должен создавать достаточную подъемную силу крыла (зеленая стрелка) не только для удержания самолета, но и для дополнительной компенсации подъемной силы от хвостовой поверхности, которая тянет самолет к грязь. Полная аэродинамическая сила представляет собой сумму подъемной силы крыла и подъемной силы хвостового оперения, которая должна равняться весу самолета плюс удвоенная подъемная сила, создаваемая хвостовым оперением. ЭТО ОЗНАЧАЕТ, ЧТО В САМОЛЕТЕ С ПОЛОЖИТЕЛЬНОЙ СТАТИЧЕСКОЙ ОСТОЙЧИВОСТЬЮ ТРЕБУЕТСЯ ЗНАЧИТЕЛЬНО БОЛЬШЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ И ТЯГА НА ТРИМЕНТАХ.

В самолете с отрицательной статической устойчивостью (нижнее изображение) крылья (зеленая стрелка) плюс хвостовое оперение (синее) способствуют положительной (восходящей) подъемной силе, поэтому общая аэродинамическая сила меньше, поэтому индуктивное сопротивление меньше, а требуемая тяга (и расход топлива для создания этой тяги) меньше по сравнению с самолетом с положительной статической устойчивостью..
если вы хотите больше деталей, просмотрите это видео, из которого я цитирую (примерно на отметке 1:00), говоря о самолетах авиации общего назначения с положительной статической устойчивостью: «... Что-то не очень красивое в этой ситуации, [положительная статическая устойчивость], заключается в том, что у нас это вниз действующая подъемная сила [в хвосте], которую мы называем Trim Drag, которая, по сути, негативно влияет на нашу дальность и выносливость, и которой мы хотели бы избежать...", а затем позже, говоря об отрицательном Стабильный F-16, на отметке 1:50 минуты: «В этой ситуации у нас есть [в хвосте] направленная вверх подъемная сила. Это означает… у нас, как и должно быть, вся подъемная сила направлена ​​ВВЕРХ. Это означает [курсив мой], что у нас увеличилась дальность и выносливость ».

И, кроме того, по этой ссылке цитирую "неустойчивые конструкции получают небольшое снижение лобового сопротивления и небольшое увеличение подъемной силы". Остальная часть этой статьи также очень информативна.

Чтобы еще больше проиллюстрировать разницу, ниже приведены две фотографии самолета на конечном заходе на посадку, где траектория полета стабильна и снижается.
1. F-4 с положительной статической устойчивостью и 2. F-16 с отрицательной статической устойчивостью. Обратите внимание на взаимное расположение стабилизаторов на двух самолетах и ​​особенно на относительный угол атаки стабилизаторов по сравнению с углом атаки крыльев. На обоих этих снимках самолет снижается, поэтому относительный ветер слева и снизу.

введите описание изображения здесь введите описание изображения здесь

Комментарии не для расширенного обсуждения; этот разговор был перемещен в чат .
Похоже, вы стали жертвой распространенного заблуждения. Положительная статическая устойчивость по тангажу не требует, чтобы горизонтальный стабилизатор создавал отрицательную подъемную силу - только чтобы он создавал меньшую подъемную силу на единицу площади (летал под меньшим углом атаки), чем основные крылья.
Это правда, но не общий дизайн. Положительная статическая устойчивость по определению возникает, когда увеличение угла атаки приводит к моменту снижения тангажа, а уменьшение угла атаки приводит к моменту увеличения тангажа. Чтобы это произошло, общая аэродинамическая сила, действующая на самолет, при векторном суммировании (вычислении) и представлении одной силой, действующей через одну точку, должна быть определена как действующая через точку позади ЦТ,
Если хвост создает положительную подъемную силу, то он создает момент опускания носа, и для того, чтобы самолет находился в равновесии, основное крыло должно создавать момент подъема тангажа, т. е. его центр давления должен находиться перед ЦТ. Увеличение угла атаки приведет к увеличению угла атаки на обеих поверхностях, поэтому для того, чтобы самолет находился в равновесии, увеличение момента увеличения тангажа от основного крыла должно быть меньше, чем увеличение момента уменьшения тангажа от хвоста.
Этот эффект представляет собой комбинацию многих факторов, включая не только площадь поверхности крыла и хвостового оперения, но и статические запасы крыла и хвостового оперения (критически зависящие от того, где находится ЦТ), а также форму их соответствующих кривых подъемной силы.

Ответы (1)

Нет.

Современные авиалайнеры FBW используют меньшую статическую устойчивость, чем те, к которым привыкли ранние реактивные самолеты, но стабильность все же остается положительной. Отрицательный изгиб корневой части аэродинамического профиля стреловидного горизонтального хвостового оперения может указывать преимущественно на отрицательную нагрузку на хвостовое оперение, но также используется для сохранения параллельности изобар на стреловидной поверхности . Кроме того, загнутая вверх передняя кромка задерживает отделение с полностью закрытыми закрылками, когда хвостовое оперение должно создавать большую прижимную силу:

Хвост A380

Хвост A380 ( источник фото )

Хвост боинга 787

Хвост Boeing 787 ( источник фото )

При нулевой статической устойчивости продольное положение центра тяжести совпадает с нейтральной точкой, так что подъемная сила на единицу площади на всех горизонтальных поверхностях примерно одинакова (на данный момент я пренебрегаю эффектами развала, которые малы в крейсерской конфигурации).

Горизонтальное оперение даже самых последних конструкций по-прежнему имеет отрицательный изгиб и отсутствие закручивания, что указывает на то, что их расчетный коэффициент подъемной силы составляет около нуля или даже немного отрицателен. В основном это связано с нагрузкой на хвост в посадочной конфигурации, но также показывает, что на околозвуковой скорости они летят с меньшим коэффициентом подъемной силы, чем крыло. Такой изгиб аэродинамического профиля сделал бы работу на околозвуковой скорости и коэффициент подъемной силы крыла довольно неэффективным.

Конструкция с нейтральной устойчивостью сделает систему FBW еще более критической для полета, чем она уже есть, и сделает режим «прямого закона» системы Airbus FBW довольно опасным. Сертификация будет намного сложнее - в конце концов, FAR $ 25,173 все еще применяется:

(a) Для достижения и поддержания скорости ниже указанной балансировочной скорости требуется тяга, а для получения и поддержания скорости выше указанной балансировочной скорости должен требоваться толчок.

Часть «поддержание» этого правила лучше всего достигается при положительной статической устойчивости.

Кроме того, снижение статической стабильности выше уровня, при котором стабильность все еще остается слегка положительной, больше не повышает эффективность. Обратите внимание, что удлинение хвостового оперения меньше, чем у крыла. Если бы обе поверхности летели с одинаковым коэффициентом подъемной силы, индуктивное сопротивление хвостовой части было бы относительно выше (по отношению к подъемной силе), чем у крыла, даже без эффектов смыва вниз. Это означает, что подъемная сила на хвосте обходится дороже, и более эффективно летать на крыле с более высоким коэффициентом подъемной силы, чем на хвосте.

РЕДАКТИРОВАТЬ:

Сверхзвуковые самолеты выигрывают от отрицательной статической устойчивости, потому что это приводит к меньшему дифферентному сопротивлению в сверхзвуковом полете . У авиалайнеров такого преимущества нет, потому что они не предназначены для длительной сверхзвуковой эксплуатации.

Также возможна положительная статическая устойчивость с подъемной силой на хвосте. В этом отношении вопрос повторяет старый мем. Не знак подъемной силы на оперении определяет границу между положительной и отрицательной остойчивостью, а относительная подъемная сила на единицу площади . На хвосте она должна быть меньше, чем на крыле для устойчивости. Как еще устойчивый самолет с уткой мог бы создавать подъемную силу на своем основном крыле?

Комментарии не для расширенного обсуждения; этот разговор был перемещен в чат .
@Sean: Он действительно сказал «статистическая стабильность»? Иногда я ненавижу автокоррекцию, и спасибо, что заметили это!
@PeterKämpf: Да, было. Всегда пожалуйста! :-)
Существуют ли авиалайнеры с дистанционным управлением с отрицательной или почти нейтральной устойчивостью по тангажу?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v