Что такое эффект Киля?

Что такое эффект Киля и как он возникает? Это то же самое, что эффект маятника, или его не существует?

В Справочнике пилотов по авиационным знаниям FAA есть объяснение, в котором говорится:

Самолет всегда имеет тенденцию поворачивать продольную ось самолета против относительного ветра. Эта тенденция «флюгера» аналогична килю корабля и оказывает стабилизирующее влияние на самолет в поперечном направлении относительно продольной оси. Когда самолет взволнован и одно крыло наклоняется, вес фюзеляжа действует как маятник, возвращая самолет в исходное положение.

Я знаю, что отвечаю на свой вопрос, но правильно ли это объяснение? Потому что в этом вопросе сказано, что, возможно, его не существует или он означает что-то другое.

Да, это правильно. Вы можете продемонстрировать это, нажав какой-нибудь руль направления в прямолинейном и горизонтальном полете, затем отпустите педали, самолет выпрямится сам по себе.
Единственное, что я вижу неправильного в объяснении, это то, что оно предполагает высокоплан. Самолеты с низкорасположенным крылом не имеют такой тенденции к «выпрямлению», как высокоплан, поэтому эффект «маятника» уменьшается, но эффект «киля» или флюгера все еще присутствует.
@RonBeyer не совсем, двугранная конфигурация (где она присутствует) усиливает этот эффект в самолетах с низкорасположенным крылом.
@falstro Да, в зависимости от степени двугранных эффектов, насколько велик эффект, но я бы сказал, что он сильнее в высокоплане, поскольку я сам летал на низкоплане, на котором я обычно летаю, требуется немного больше противоположных элеронов. назад, где высокие крылья больше расслабляют управление в повороте.
Связанные, (особенно для низкоплана ).
Относится ли цитата к повороту продольной оси (тангаж или рыскание) или к повороту вокруг продольной оси (качка)?
@RonBeyer Было решено, является ли «эффект маятника» реальным или нет? Кажется, есть некоторые разногласия по этому поводу. Я не могу найти это в данный момент, но я уверен, что Петер Кемпф начал раньше, что не существует пассивного аэродинамического способа выровнять самолет вокруг оси крена.

Ответы (1)

Согласно странице с эффектом киля в Википедии, это момент качения, создаваемый фюзеляжем и вертикальными поверхностями при боковом скольжении, если центр давления смещен по вертикали от центра тяжести.

Функции киля

Киль корабля (помимо смещения центра тяжести ниже метацентра ) обеспечивает стабилизирующую боковую силу при качке корабля. То же самое достигается оперением, но в авиации это называется демпфированием крена . Гораздо большее крыло имеет тенденцию доминировать в демпфировании крена, поэтому влияние вертикальной поверхности невелико.

Следующая задача киля — уравновесить боковую силу и момент качки от парусов в условиях бокового ветра. Он делает это, позволяя лодке создать состояние бокового скольжения до тех пор, пока боковая сила от киля и корпуса не уравновесит боковую силу от парусов, а момент качки от боковой силы и крена не уравновесит момент качки от парусов. Эффект киля - это момент качения из-за бокового скольжения.

Некоторые самолеты с очень маленькими крыльями и большими вертикальными поверхностями действительно страдают от чрезмерных моментов, создаваемых боковыми нагрузками на эти вертикальные поверхности. Наиболее известным из них, вероятно, является истребитель Lockheed F-104 Starfighter . Массивная хвостовая часть загнутой вверх хвостовой части фюзеляжа создавала угол наклона 10°, необходимый для получения правильного момента качки, вызванного боковым скольжением.

Эффект маятника

На странице Википедии также упоминается эффект маятника и называется вкладом фюзеляжа в двугранный эффект. Чувак, если когда-нибудь будет конкурс на самое вводящее в заблуждение название эффекта, это будет победителем.

Маятник — это масса, установленная ниже оси вращения или метацентра , поэтому она стабилизируется в нижнем положении. Кажется, сторонники эффекта маятника считают, что самолет каким-то образом шарнирно закреплен в центре крыла. Это так неправильно! Летающий самолет не шарнирный , поэтому все движения происходят вокруг центра тяжести.

С дирижаблями все по-другому: как отмечает в комментариях @JanHudec, плавучесть подъемного газа всегда работает против силы тяжести, тогда как подъемная сила крыла действует перпендикулярно его размаху и воздушной скорости. Это действительно создает момент, когда воздушный корабль катится, и тяжелая гондола тянется вниз под действием того же эффекта, что и маятник. Кроме того, из-за низкой плотности дирижабля (по определению очень близкой к плотности вытесняемого им воздуха) аэродинамические боковые силы на дирижабле намного больше по сравнению с инерционными силами. Это позволяет дирижаблю эффективно вращаться вокруг точки рядом с центром оболочки. Обратите внимание, что у дирижаблей нет средств управления креном — только сила тяжести гарантирует, что гондола останется на нижней стороне корпуса.

Теперь вы можете возразить, что то же самое верно и для самолетов, только с гораздо меньшими аэродинамическими силами. Да, но эти боковые силы исчезающе малы по сравнению с аэродинамическими силами крыла, которые опять же по определению близки к весу самолета. Небольшое изменение там будет полностью доминировать в картине, а небольшие нагрузки на фюзеляж - это просто ошибка округления. Перемещая рули, пилот может изменять вектор подъемной силы почти как ему угодно, а усилия на фюзеляж незначительны.

Обратите внимание, что полет на лезвии ножа , ситуация, когда боковая сила на фюзеляже действительно близка к весу самолета, требует большой площади фюзеляжа и мощного двигателя. Нагрузки на фюзеляж в обычном полете в несколько раз меньше, чем в полете на острие ножа.

Кажется, я помню, как вы говорили, что не существует пассивного аэродинамического способа заставить самолет вернуться на уровень крыльев после падения. Это в основном то, что вы здесь говорите, что эффекты, которые должны быть, слишком незначительны, чтобы иметь какой-либо реальный эффект?
@TomMcW: Нет, я, конечно, не хотел этого говорить. Если у вас нет бокового скольжения, то действительно не существует пассивного аэродинамического способа выровнять самолет. Здесь мы говорим о боковом скольжении, которое обычно приводит к моменту качения, но это не обязательно должно происходить в вертикальном направлении. Если самолет кренится левым крылом вниз и поворачивает нос влево, боковое скольжение заставит его крениться еще дальше влево.
Я считаю, что основное отличие от дирижабля в том, что плавучесть всегда действует вверх в центре подъемной силы, поэтому, если центр тяжести не находится прямо под ним, подъемная сила и весовые силы будут смещаться вбок, не меняя направления, таким образом создавая восстанавливающий момент качения. аналогично тому, как работает шарнир. Но динамическая подъемная сила всегда перпендикулярна аэродинамическому профилю, поэтому только за счет крена момент не создается.
@JanHudec: Да, верно, и я полностью упустил из виду эту деталь. Я отредактирую ответ.
Что такое эффект Киля?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v