Rolstabiliteit Hoogdekker vs Laagdekker

[FotoJunky]

dat dacht ik ook altijd... maar wat hebben ze uitgeprobeerd met een model.

modelzwever genomen van 1.2 kilo en daar een halve kilo lood op een stok van 30cm boven gefabriceerd. zou je dus mogen zeggen dat het CG behoorlijk omhoog loopt... met of zonder gewicht, stuurt het vliegtuig hetzelfde.

Nu twijfel ik toch al in hoeverre je via een remote kan voelen of een modelzwever zwaarder of lichter stuurt als je dit soort dingen uithaalt. Aan de andere kant als het vliegtuig inderdaad instabiel wordt, merk je natuurlijk wel dat het ingewikkelder wordt om hem een nette koers te laten vliegen.

Echter wat Nosig ook al opmerkt, zou je voor een net experiment eigenlijk de massa constant moeten houden. Dus het vliegtuig met een halve kilo lood in de romp vliegen en vervolgens het vliegtuig met het lood 30 cm van de romp vliegen. Of nog beter, het stokje vast aan de romp vastmaken en het lood op de romp zetten, zodat ook je luchtweerstand ongeveer gelijk blijft.

Uit je post kan ik niet opmaken of jullie het inderdaad op die manier hebben gedaan of dat je test was: Vliegtuig met lood op 30 cm tegen vliegtuig zonder lood en stok.

Zou je dat nog even toe kunnen lichten (en wellicht vervolgens nogmaals testen, al zal dat wel weekend werk worden... Als het in de buurt is, wil ik trouwens best langs komen en even wat fotospullen mee nemen om e.a. te helpen documenteren.)

 

[Nosig]

Wat betreft je eerdere comment: het gaat hier over stabiliteit, over het algemeen wordt dan dus gesproken over verstoringen zonder bewuste input van de piloot. Om deze uncommanded roll in te zetten zal 1 vleugel tijdelijk meer lift moeten leveren, waardoor deze ook meer weerstand krijgt, waardoor toch deze slip ontstaat.

Ik snap nu waar je heen wil, echter een uncommanded roll vanwege remous betekent niet dat de vleugel meer lift moet leveren. Integendeel zelfs, aangezien de lift dan door de omringende (omhoog gaande) lucht wordt veroorzaakt en niet door een stuurvlak dat uitgegooid wordt naar beneden (en daardoor meer weerstand veroorzaakt). Wel meer lift (alhoewel niet ten opzichte van de lucht die om dat deel van de vleugel zit), niet meer weerstand. Als de lucht, relatief gezien, kortstondig van onder en achter komt zal je wel een omhooggaande beweging hebben ("lift") maar met minder weerstand. Je zou zelfs dus een tegengestelde beweging van het haakeffect hebben.

 

[Busair]

Ik heb er nog even over nagedacht, maar het is vrij simpel waarom de redenering van Coandă niet klopt.

Bij een roll angle wijst de de totale lift vector niet recht omhoog t.o.v. de horizon. De lift vector staat loodrecht t.o.v. de vleugel, bij een rechte vleugel. Het gewicht wijst echter wel recht omlaag. Gewicht en lift hebben dus niet dezelfde werklijn en bovendien hebben ze niet hetzelfde aangrijpingspunt. Er is dus wel degelijk een netto moment. Er moet dus zonder input van van de ailerons een roll-beweging komen. Bij een hoogdekker is dit stabiliserend, bij een laagdekker juist niet.

De aanname dat een vliegtuig altijd precies om het zwaartepunt heen draait, klopt niet.

Overigens is het wel mogelijk een proef uit te voeren zonder ailerons, door het model initieel een roll angle te geven. Een probleem zal echter altijd zijn dat als het model een bocht maakt, de binnenste vleugel iets minder lift heeft dan de buitenste, waardoor dit effect de meting beïnvloed. Dit komt omdat de binnenste vleugel een iets lagere luchtsnelheid heeft.

Overigens is Flight Dynamics, waarover we het nu waarschijnlijk over hebben, geen research paper. Niet dat het daardoor slecht is, maar er worden wel een aantal aannames in gemaakt (vliegtuig dat altijd om het zwaartepunt draait), waardoor je tot een verkeerde redenering kunt komen (geen verschil tussen een hoogdekker en een laagdekker).

 

[steph]

"In flight, any aircraft will rotate about its center of gravity, a point which is the average location of the mass of the aircraft." NASA says it. Busair, ik ben benieuwd waarom je denkt van niet. Laten we niet vergeten dat het hier om een rolbeweging gaat, niet te vergelijken met de stampbeweging van een spaceshuttle die niet eens een horizontal stab heeft.

De onderstaande link legt het een en ander uit over de laterale stabiliteit.
http://www.dauntless-soft.com/products/Freebies/Library/books/FLT/Chapter17/LateralStability.htm


Dan nog over het 'experiment' van de topicstarter. Sorry dat ik het zeg, maar ik denk niet dat je veel waarde aan je resultaten moet hechten. Voor zover er meetresultaten zijn dan...

 

[Putty]

Het rotatiepunt hoeft helemaal niet samen te vallen met het zwaartepunt!

Twee voorbeelden. Ik begin met een plank en dan met een vliegtuig.
1. Plank van 2mx0,1mx0,05m ligt op de vloer. Uiteinde A ligt tegen plint van muur. Je tilt de plank aan uiteinde B op. Rotatiepunt ligt tegen muur bij plint, terwijl zwaarte punt op cos(hoek)*1m van muur afligt.

2. Vliegtuig vliegt in balans. Opeens zit hij met rechtervleugel in een down draft. Door traagheid zal het rotatiepunt niet ver afliggen van de linkervleugeltp. En dus niet bij het zwaartepunt.

Overigens wat definieer je als referentiepunt/-vlak voor rotatie. In voorbeeld 2 zou je misschien kunnen zeggen dat het toestel om z'n lengte as gaat draaien. Maar of pax in de linker en rechter rij het ook zo zullen ervaren valt te betwijfelen. De linker rij zal echt niet beweren dat de rechter omlaag gaan terwijl zij omhoog gaan.

Ten aanzien van stabiliteit. In hiervoor beschreven beschouwingen wordt het vraagstuk vaak als statisch mechanica vraagtstuk beschouwd, terwijl het een zeer complex dynamica vraagstuk betreft, waarop dus niet simpelweg kan worden volstaan met algemene uitspraken/aannames.

 

[Putty]

Weerhaan effect treedt niet op bij een beetje normaal vliegtuig, van C172 tot airliner, dankzij frisé ailerons, differential ailerons, multifunction spoilers etc. Hoogstens dat je weerhaan effect nog ziet bij hele oude zwevers, daar kan het dan ook handig zijn om gelijktijdig met inrollen voeten te gebruiken om slippen te voorkomen. In alle gevallen is er dus geen slip naar buiten en gaat je verhaal niet op.

Als het zwaartepunt verder weg ligt van de vleugel, hoger of lager, zal het zwaarder rollen worden omdat het aangrijppunt van het rolmoment anders wordt, de hoek wordt minder haaks. Alleen zegt zwaarder sturen niets over stabiliteit, alleen over de effectiviteit van de rolroeren.

Frisé ailerons/differential ailerons werken natuurlijk bij het inzetten van de rol van een bocht. Eenmaal in de bocht dan verdwijnen ze weer in hun slots ... dan treedt in principe weerhaan effect op, omdat de buitenbocht vleugel meer 'meters' moet maken in dezelfde bochttijd als de binnenvleugel. Buitenbochtvleugel heeft meer snelheid en ondervindt dus meer wrijving. Als je niet wat meehelpt met richtingsroer (voeten mee), dan ga je in principe slippen. Maar nogmaals ook dit is een versimpeling, want vorm en stand van vleugels, vorm van romp, wind richting en sterkte etcetera spelen allemaal een rol.

De opmerking over zwaartepunt en ver wegliggen van de vleugel en het zwaarder rollen, kan ik niet volgen. Als je bedoelt dat een vliegtuig met grote lange vleugels zwaarder rolt kan ik het volgen. Maar niet omdat het zwaartepunt van vliegtuig resp. vleugels ver uit elkaar liggen. Over het algemeen rolt het zwaarder, omdat de luchtwrijving tijdens de rolbeweging groter is vanwege het grote oppervlak.