Ik heb me deze vraag afgevraagd, want als de horizontale stabilisator langer is dan betekent dat meer lift. Mijn gok op deze vraag zou het resultaat zijn van een vleugeltipvortex kracht op een langere vleugel 
Opmerkingen
- Welke ‘ is de vraag?
- Weet je dat ze een negatieve lift geven? Ze bieden stabiliteit ten koste van weerstand. De vorm is geoptimaliseerd om een lage weerstand te bieden terwijl voldoende stabiliteit in de lengterichting wordt geboden.
- @Ethan: Nee, weerstand wordt veroorzaakt door het genereren van lift. Op alle mogelijke manieren. De vleugeltipwerveling wordt echter ook veroorzaakt door het genereren van lift. als het op een andere manier dan een vleugel is, is het geen vortex met vleugeltip, maar iets anders-vortex.
- @DeltaLima, Ethan, de primaire bron van weerstand op een liftgenererend oppervlak gaat altijd geïnduceerde weerstand zijn, geen profielweerstand of vleugeltip vortex.
- Waarom ga je ervan uit dat ze ‘ niet langer kunnen zijn?
Antwoord
De horizontale stabilisatoren kunnen langer zijn, hoeven alleen niet langer te zijn dan ze zijn.
Elke extra vierkante inch voegt geïnduceerde weerstand en parasitaire (vorm / profiel) slepen die brandstof kost, zodat ze “niet groter worden gemaakt dan nodig is om voldoende controle over het vliegtuig te bieden.
Antwoord
Bij de meeste vliegtuigen zijn de horizontale oppervlakken aan de achterkant horizontale stabilisatoren. Deze oppervlakken zorgen in feite voor een negatieve lift, waardoor het zwaartepunt voor het centrum van de liftkracht in evenwicht is. Deze krachtbalans zorgt op een eenvoudige manier voor natuurlijke stabiliteit, daarom is dit het standaardontwerp voor zowel grote als kleine vliegtuigen. Natuurlijk werkt deze negatieve lift tegen de hoofdvleugel, wat de luchtweerstand verhoogt, dus dit oppervlak wordt zo klein mogelijk gehouden om voldoende stabiliteit te bieden met zo min mogelijk weerstand.
Er is een vliegtuiglay-out genaamd tandemvleugel , waarbij er twee vleugels in een tandemconfiguratie zijn die beide een opwaartse lift bieden.
Opmerkingen
- Ehh, nee. Deze oppervlakken ‘ kunnen ‘ een negatieve lift geven, wat wenselijk kan zijn wanneer u de staart naar beneden wilt duwen (om de neus omhoog te trekken). maar evengoed kunnen ze een positieve lift genereren om de staart omhoog te trekken (en de neus omlaag). Ze zijn meestal ontworpen om liftneutraal te zijn, in de meeste omstandigheden om de luchtweerstand en het brandstofverbruik te verminderen.
- @PaulSmith: Nee, het zou inefficiënt zijn om de achtervleugel liftneutraal te maken en te veel stabiliteit te geven. Normaal gesproken is de lift op de achtervleugel minder per oppervlakte-eenheid dan op de voorvleugel, maar nog steeds positief, zelfs bij hoge snelheid. Kijk maar naar de positie van de vleugels – de cg bevindt zich tussen beide, dus beide moeten lift creëren.
- Ook canards .
- Paul en Peter hebben het over twee verschillende dingen – Paul ‘ verwijst naar horizontale stabilisatoren op vliegtuigen met conventionele lay-out (zoals besproken in het eerste deel van fooot ‘ s antwoord) terwijl Peter het heeft over de achtervleugel van een tandemvleugelvliegtuig.
Antwoord
De staartvlakken van een vliegtuig worden ook wel de “empennage” genoemd, een term die afkomstig is van het Franse woord voor het fletchen van een pijl. De term geeft dus het doel aan. De horizontale en verticale stabilisatoren zijn precies dat, stabilisatoren. Hun doel is om de romp van het vliegtuig in lijn te houden met de relatieve wind die wordt veroorzaakt door het vliegtuig dat door de lucht beweegt. Zonder hen zou het vliegtuig gemakkelijk een zijslip of een tuimel kunnen binnendringen. Ze bieden ook controle over de toonhoogte en het gieren door het familielid om te leiden. wind omhoog of omlaag, wat het tegenovergestelde effect heeft op het casco (derde wet van Newton).
Ze zijn niet bedoeld om lift te genereren om de zwaartekracht tegen te gaan, en in veel gevallen doet de horizontale stabilisator precies het tegenovergestelde, het verschaffen van een neerwaartse kracht op de achterkant van het vliegtuig door een combinatie van negatieve spoed en “neerwaartse spoeling” van lucht uit de vleugels. Dit houdt de neus omhoog tijdens de voorwaartse vlucht en compenseert voor een ietwat neuszware gewichtsverdeling die op zijn beurt de gewenste vliegeigenschappen oplevert, zoals de neiging om met de neus naar beneden te vallen in een stal (als je uit de lucht valt, kan net zo goed vallen in een houding die een lage aanvalshoek herstelt en dus het potentieel heeft om te herstellen).
Daarom zijn ze in een traditionele configuratie niet groter dan ze zijn, omdat ze hoeft niet te zijn.Een grotere horizontale stabilisator verhoogt de weerstand vanwege het grotere oppervlak en volume van de verplaatste lucht, zonder echte winst. Potentieel zou het stuuroppervlak kunnen worden vergroot, maar er is een limiet aan hoe groot ze kunnen zijn voordat de krachten die in een afgebogen positie op het stuuroppervlak inwerken de materiaalsterkte van het stuuroppervlak of het casco overschrijden. Zelfs daarvoor maken grotere stuurvlakken het vliegtuig gevoeliger voor invoer van stick / juk, wat handig is voor een gevechtsvliegtuig of kunstvliegtuig, maar potentieel dodelijk voor een vliegtuig dat is ontworpen voor gebruik door de “everyman” -piloot.
Answer
Zoals al opgemerkt, kunnen zijn, maar zijn dat niet, om de weerstand te verminderen.
Over het algemeen zijn de horizontale stabilisatoren in de huidige generatie vliegtuigen kleiner dan in hun voorgangers. Dit is het resultaat van de vooruitgang in het ontwerp van het vliegtuig met de introductie van fly-by-wire-systemen.
De horizontale stabilisatoren zijn ontworpen om het vliegtuig stabiliteit te geven door een negatief pitching moment. De vliegtuigvleugel is op zichzelf instabiel. Naarmate lift wordt gegenereerd, gaat de vleugel omhoog, waardoor de aanvalshoek toeneemt, waardoor de lift toeneemt. Dit proces gaat door totdat de vleugel afslaat. De horizontale stabilisator is in feite een kleinere vleugel aan de andere kant van het zwaartepunt op een grotere afstand, waardoor dit omhooggaande moment van de hoofdvleugel teniet wordt gedaan.
Dus in feite produceert de horizontale stabilisator een positieve lift , maar een negatief pitching-moment . Hoe groter de horizontale stabilisator, hoe meer lift en stabiliteit, maar ook de weerstand.
Een manier om de weerstand te verminderen is door een kleinere horizontale stabilisator te hebben, maar dit vermindert de stabiliteit, waardoor de piloot zich continu moet aanpassen de bedieningselementen om het vliegtuig te besturen. De introductie van computergestuurde bedieningselementen (fly-by-wire-systemen) betekende echter dat het vliegtuig onstabiel kon zijn, waarbij de computer de bedieningselementen continu aanpaste om een stabiele vlucht te bereiken.
Als gevolg hiervan ontwierp het vliegtuig na 1990 hebben meestal fly-by-wire controlesystemen met kleinere horizontale stabilisatoren, wat resulteert in minder luchtweerstand en een lager brandstofverbruik.
Als voorbeeld, vergelijk de horizontale stabilisatoren van DC10 en MD11.
Bron: Boeing 757 Maya
De MD11 was gebaseerd op DC10, met uitgerekte romp en grotere spanwijdte, maar met een kleinere staartvlak. Dit werd bereikt met behulp van een (gedeeltelijk) computergestuurde horizontale stabilisator. Zoals op de afbeelding te zien is, was de horizontale stabilisator in de MD11 kleiner dan in de DC10, hoewel het vliegtuig groter was.
Dus, de reden voor kleinere horizontale s tabilizers is om het gewicht en de weerstand te verminderen en dit wordt voornamelijk bereikt door het gebruik van computergestuurde bedieningsoppervlakken. Omdat de kleinere stabilisator de stabiliteit ontspant , ook al heeft deze mogelijk voldoende controle vanwege de langere momentarm:
Ontwerpen voor ontspannen stabiliteit zijn niet beperkt tot militaire jets. De McDonnell Douglas MD-11 heeft een ontspannen stabiliteitsontwerp dat is geïmplementeerd om brandstof te besparen. Om de stabiliteit voor een veilige vlucht te garanderen, werd een LSAS (Longitudinal Stability Augmentation System) geïntroduceerd om de vrij korte horizontale stabilisator van de MD-11 te compenseren en ervoor te zorgen dat het vliegtuig stabiel zou blijven. Er zijn echter incidenten geweest waarbij de MD-11 De ontspannen stabiliteit van 11 “veroorzaakte een” overstuur aan boord “.
Reacties
- Ist ‘ Is de achterkant van de MD-11 kleiner omdat hij een langere hefboomarm heeft? Het staartvolume van beide vliegtuigen zou ongeveer hetzelfde moeten zijn. Ook kan geen enkele FCS helpen om de drone over een groot aantal cg-posities te trimmen, en het is dit trimbereik dat het staartoppervlakvolume bepaalt.
Antwoord
Concorde-ontwerpers kozen voor een andere aanpak: ze verwijderden de horizontale staartvlakken om de luchtweerstand zoveel mogelijk te verminderen.
Al het onnodige (pod / pylon / enz.) aan de buitenkant van de romp of onder de vleugels voor extra weerstand, zelfs zonder lift te genereren.
Een ander historisch voorbeeld is de MD-11, de evolutie van de DC-10. Als je merkt dat de MD-11, zelfs als hij langer en zwaarder is, kleinere staartvlakken heeft voor betere cruiseprestaties.
Opmerkingen
- Ik zie een lichte uitstulping in de staart van de Concorde, ongeveer waar de achterste horizontale stabilisatoren zouden komen. Ik had geraden dat het er om een vergelijkbare reden is, zij het vrij klein.
- @KRyan welke uitstulping? Als u ‘ verwijst naar de twee ” uitstulpingen ” op de verticale stabilisator, ‘ zijn alleen de stroomlijnkappen voor de roeractuatoren.Als je naar beide kanten kijkt, ‘ merk je dat ze ‘ niet symmetrisch zijn: de linker heeft het onderste deel van het roer verplaatst, terwijl de rechter het bovenste gedeelte bewoog.
- ah, je hebt gelijk.
Antwoord
Het horizontale staartvlak kan langer zijn, om het staartgebied constant te houden, zou het akkoord dienovereenkomstig worden verminderd. De hogere aspectverhouding van de staart zou resulteren in een hoger wortelbuigmoment, dus een zwaardere constructie.
Een hogere aspectverhouding vermindert de geïnduceerde weerstand, zeer wenselijk in de hoofdvleugel maar van secundair belang in het staartvlak. De geïnduceerde weerstand is evenredig met de lift, en de liftgeneratie van het staartvlak wordt hoe dan ook geminimaliseerd, voor minimale trimweerstand.