Является ли разница между передним и задним пределами ЦТ показателем общей устойчивости самолета?

Изучая Cessna 162 Skycatcher POH, чтобы вскоре пройти контрольную поездку, я заметил, что разница между максимальным и минимальным CG составляет всего 2,5 дюйма от одного к другому.

Мне стало любопытно, и я посмотрел пределы ЦТ для двух других самолетов, на которых я тренируюсь, CSA/CZ SportCruiser и Cessna 172, и увидел, что разница между их пределами ЦТ вперед/назад составляет 6 дюймов и 12 дюймов соответственно.

С точки зрения аэродинамической устойчивости я бы действительно оценил Skycatcher (2,5-дюймовый дифференциал CGfwd/CGaft) как наименее устойчивый, а Skyhawk (12 дюймов) как наиболее устойчивый. Есть ли какая-либо связь между передним/задним максимальным дифференциалом центровки и величиной аэродинамической устойчивости самолета?

Редактировать: все еще просматриваю ответы, несколько раз меня отправляли в энциклопедию для изучения новой терминологии, но я просто хочу подчеркнуть, что SportCruiser (6-дюймовый дифференциал) значительно более стабилен в воздухе, чем Skycatcher (2-дюймовый дифференциал ) ). Оба этих самолета имеют одинаковую максимальную полную взлетную массу, размах крыла 30 футов и длину 23 фута. Так что, возможно, Cessna 172 можно было бы проигнорировать для решения вопроса.

Очень интересный вопрос. Возможно, стоит также нормализовать предельный дифференциал внутри CG на что-то еще, например, на общую длину самолета или длину хорды. (Вы ожидаете, что меньший самолет будет иметь меньший дифференциал, чем большой самолет, при тех же характеристиках устойчивости.)
@Питер, правда. Инженеры обычно выражают диапазон ЦТ (а также запас статической устойчивости, т.е. расстояние от ЦТ до аэродинамического центра и некоторые другие характеристики) через среднюю аэродинамическую хорду. Таким образом, диапазон может быть указан как, скажем, 15..25% ПДК. Но MAC является теоретической величиной, поэтому стационарная станция и физические единицы часто более удобны для пилотов и обслуживающего персонала.

Ответы (2)

Обычно задний предел регулируется статической устойчивостью, а передний предел определяется способностью управления рулем высоты (но иногда динамической устойчивостью: чрезмерная статическая устойчивость может вызвать колебания).

Таким образом, узкий диапазон ЦТ скорее указывает на то, что мощности руля высоты и/или дифферента недостаточно, чтобы справиться с более передним ЦТ.

Однако на практике могут быть и другие причины для ограничения диапазона. Например, может быть просто невозможно загрузить самолет (без превышения пределов загрузки станции) так, чтобы ЦТ вышла за пределы заданного диапазона. Я думаю, что C152 близок к этому. Или, скажем, характеристики сваливания или штопора неудовлетворительны, поэтому задний предел может быть ограничен больше, чем диктует нормальная устойчивость.

Излишне говорить, что искусственное увеличение остойчивости (в том числе FBW) может расширить диапазон ЦТ, в первую очередь за счет более мягкого ограничения кормы.

Расширение причин - это ожидаемая полезность самолета. Модель 162 — это небольшой тренажер с двумя сиденьями, расположенными бок о бок, и ограниченным пространством для багажа. Просто невозможно переместить CG очень далеко. OTOH Cessna 206 или 210 с тремя рядами сидений должна быть в состоянии вместить гораздо больше вариантов загрузки — от двух толстяков спереди до семьи из шести человек с багажом.
Вы можете улучшить свой ответ, добавив рисунок и ссылки, чтобы проиллюстрировать и поддержать свой ответ; и обеспечить дальнейшее чтение.
Разве нельзя было бы ожидать, что статическая устойчивость самолета будет определять положение середины допустимого диапазона ЦТ, при этом пределы как вперед, так и назад будут определяться максимальным полномочием управления тангажем самолета?
@ Шон, нет. Середина на самом деле не является каким-либо равновесием или оптимумом. Чем дальше от ЦТ, тем менее статическая устойчивость самолета. Для управления статически неустойчивым самолетом нужны чрезвычайно быстро реагирующие средства управления (обычно управляемые компьютерами), но не обязательно «сильные». Конечно, в какой-то крайности вы снова достигнете предела, но это будет не из-за недостаточного создаваемого момента; скорее, потому что достижение предела хода лишает вас возможности вносить дальнейшие динамические поправки, которые жизненно важны для компенсации нестабильности. Это относится только к действительно нестабильным самолетам.

Аэродинамическая статическая устойчивость определяется расстоянием между центром тяжести и нейтральной точкой самолета. Ограниченный диапазон ЦТ не имеет ничего общего со стабильностью как таковой. Каждый самолет становится более устойчивым и более тяжелым для органов управления, когда центр тяжести смещается вперед.

Двухместные самолеты с небольшой полезной нагрузкой, как это обычно бывает с LSA, нуждаются в меньшем изменении центра тяжести, чем четырехместные, которые должны летать как с занятыми, так и с незанятыми задними сиденьями без добавления балласта. Я предполагаю, что Cessna еще больше ограничила движение cg, когда они вылечили Skycatcher от его склонности к плоскому вращению.

Для остальных эффектов, пожалуйста, прочитайте ответ Зевса. Я не вижу необходимости копировать его содержание здесь.

Является ли разница между передним и задним пределами ЦТ показателем общей устойчивости самолета?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v