Jak se střídavě mění úhel útoku?
Zatímco mnoho odpovědí se zaměřuje na potřebu pro úhel záběru, aby byl v zatáčce vyšší než při letu na úrovni křídel, pokud má být udržována nadmořská výška bez změny nastavení výkonu (nebo alternativně, pokud má být udržována nadmořská výška se zvýšenou síla, ale žádná změna rychlosti letu), zdá se, že se vaše otázka ptá na něco jiného.
Někde jsem četl, že když se banky letadel otočí, zvětší se jeho úhel útoku. úhel mezi relativním větrem a linií akordů, jak ho otáčení zvětšuje? Je to proto, že relativní vítr je nyní z jiného směru, nebo je to proto, že křídlo, které jde výše, se setkává se vzduchem ve vyšším úhlu?
Zdá se, že máte dojem, že úhel - útok má ve své podstatě tendenci se zvyšovat, když vstoupíme do zatáčky.
Při zvažování, zda je to pravda a proč, je samozřejmě důležitá otázka „je pilot ve smyčce, který provádí vstupy řízení výšky tónu podle potřeby k dosažení daného cíle, jako je udržování výšky bez změny výšky nastavení tahu nebo výkonu, nebo například udržování rychlosti letu a nadmořské výšky (což bude vyžadovat větší tah a sílu)?
Mnoho dalších odpovědí na tuto otázku předpokládá, že pilot je ve smyčce ovládání výšky tónu, manipulace s ovládacími prvky podle potřeby k dosažení parametrů, jako jsou ty, které jsou uvedeny výše. V tomto případě je úhel záběru obvykle bude na tahu skutečně vyšší než v letu na úrovni křídel, a to z důvodů uvedených v jiných odpovědích, jako je tento.
Samozřejmě existují výjimky. Zde je příklad situace, kdy by úhel záběru v ideálním případě ne byl při otáčení vyšší než při letu na úrovni křídel, i když pilot je v regulační smyčce výšky tónu: kluzák se vznáší ve slabém, ale plynulém a rozšířeném hřebenovém výtahu, letí pod úhlem náběhu, který vede k minimální rychlosti klesání v lineárním letu v ustáleném stavu . V tomto případě, pokud je rychlost otáčení udržována na nízké úrovni, bylo by spíše nevýhodou než výhodou zvýšit úhel záběru při vstupu do zatáčky.
Ale obecně řečeno, zejména v v kontextu motorového letu pilot zvýší úhel náběhu při vstupu do zatáčky. Ve skutečnosti, pokud víte, že dáváte přednost cestování jiným směrem, než kterým právě jedete, v některých případech možná budete chtít při přiblížení do zatáčky udělat malé přiblížení, abyste přeměnili kinetickou energii na rychlejší provedení zatáčky.
Na druhou stranu, pokud předpokládáme, že pilot je ve smyčce ovládání výšky hřiště not , pak vaše dojem, že úhel náběhu má tendenci se zvyšovat, když vstupujeme do zatáčky, je mylný. Důvod:
Za prvé stojí za zmínku, že if začínáme s letadlem v poněkud šikmém stoupání vzhledem k dráze letu - tj. poněkud pozitivní „úhel náběhu trupu“ - než jakýkoli valivý pohyb směrem k strmějšímu úhlu náklonu převádí úhel náběhu na úhel bočního skluzu , takže úhel záběru má tendenci klesat . Stává se to proto, že letadlo se obecně kroutí kolem své podélné osy, ne kolem svého vektoru rychlosti (vektor dráhy letu). Úhel záběru má tedy tendenci se zmenšovat, jako bychom tlačili ovládací páku dopředu a současně aplikovali nějaké horní kormidlo. Pokud je to těžké si představit, představte si, že začínáte v extrémním úhlu náběhu, například 15 stupňů nebo více, a klouzáte do velmi strmého úhlu náklonu. Vzhledem k tomu, že se dynamika přirozené stability letadla neustále snaží vrátit letadlo do „správného“ úhlu náběhu pro polohu výtahu (s jednou výhradou, kterou si všimneme níže), bude tato dynamika nejvýraznější, když se rychlost náklonu je velmi vysoká a dynamika stability letadla je uvolněná, tj. CG je tak daleko za sebou, že poskytuje téměř neutrální stabilitu hřiště. Nebudete detekovat tuto dynamiku, když budete cvičit manévry pro soukromé piloty nebo zkoušky komerčních letů v typickém trenažéru všeobecného letectví.
Ale co když nezačínáme s manévrem ve vysokém „úhlu náběhu trupu“ nebo se valíme dostatečně pomalu, aby výše uvedená dynamika byla triviální? Například co když uděláme typický zatáčkový vstup do lehkého letounu všeobecného letectví nebo snad do kluzáku? Ukazuje se, že pokud necháme ovládací páku nebo třmen v pevné poloze dopředu a dozadu, když se kutálíme (nebo pokud necháme ovládací páku nebo třmen „plavat“ na trimu ve směru dopředu a dozadu žádný dopředný nebo zadní tlak), stále zjišťujeme, že úhel útoku má tendenci se zmenšovat, jak zvětšujeme úhel náklonu . Důvodem je to, že když se nakloníme, začneme se otáčet a zakřivená dráha letu ve skutečnosti vytváří zakřivení ve volném proudu vzduchu nebo relativním větru, který má tendenci „tlačit nahoru“ na vodorovný stabilizátor a stoupat dolů po nose , nebo přesněji, má tendenci měnit úhel náběhu horizontálního stabilizátoru způsobem, který způsobí přechod letadla na celkový nižší úhel náběhu, včetně nižšího úhlu náběhu měřeného na křídle . Tento efekt souvisí s úhlem náklonu , nikoliv s rychlostí natáčení.
Jedním ze způsobů, jak tento efekt v některých letadlech vidět z první ruky, je oříznutí na úrovni let s klaksonem sotva znějícím a poté zvětšete úhel náklonu bez vyvíjení jakéhokoli tlaku vpředu nebo vzadu na ovládací třmen (nebo při použití speciální svorky k přidržení třmenu ve pevné poloze ve směru dopředu a dozadu stále umožňující vstupy ovládání volného převrácení) a všimněte si, že klakson přestane znít, když pomalu valíme letadlo do mírně převýšené zatáčky, například 45 stupňů náklonu. Na druhé straně jsme dále od pádového úhlu útoku, než jsme byli v letu na úrovni křídel. Nezapomeňte to zkusit v obou směrech, aby vás během zatáčky nenechali zmást asymetrií v úhlu náběhu vnitřního a vnějšího křídla.
Kvůli tomuto efektu, abychom udrželi stejný úhel záběru při letu v zatáčce, jaký jsme měli v letu na úrovni křídel, musíme mít v zatáčce ovládací páku nebo třmen dále za sebou. Protože poloměr otáčení je úměrný druhé mocnině rychlosti, je tato dynamika obzvláště výrazná u letadel, která létají při relativně nízkých rychlostech a také létají při relativně nízkých „rychlostech měřítka“, tj. Pokrytí jedné délky trupu trvá relativně dlouho. Kluzák kroužící v tepelném stoupání by byl dobrým příkladem takového letadla a není neobvyklé, že v takovém případě pilot krouží s holí tak daleko na zádi, že by ovládal plný stání, kdyby křídla byla spíše na úrovni než se převrátil.
Dalším způsobem, jak se dívat na zakřivený relativní vítr vyvolaný zatáčkou, je poznamenat, že letadlo se otáčí kolem osy sklonu a vybočení (a v některých případech také osy natočení), a tato rotace vyvolává změnu směru a velikosti místního volného proudu vzduchu měřeného v různých bodech podél délky a rozpětí letadla, stejně jako různé body na lopatkách větrníku neprocházejí vzduchovou masou přesně v stejným směrem v daném okamžiku. Z tohoto pohledu lze tendenci úhlu náběhu při otáčení snížit, než když je úroveň křídel, lze považovat za přirozený důsledek efektu „tlumení výšky tónu“, který vytváří odpor proti otáčení kolem osy tónu k překonání vyžaduje změnu polohy výtahu.
Nyní k „vhození dalšího klíče do ozubených kol“ - diskuse o účinku rychlosti otáčení v prvním odstavci této odpovědi odkazovala na kombinovaný průměrný úhel náběhu obou křídel. Současně platí, že valivý pohyb má tendenci zvyšovat úhel náběhu sestupného křídla a zmenšovat úhel náběhu vzestupného křídla. To je důležité, protože v extrémních případech to může vést k zablokování sestupného křídla. To je také důležitá příčina nepříznivého vybočení, že přímo nesouvisí se skutečnými změnami tvaru křídla - více viz https://www.av8n.com/how/htm/yaw.html# sec-nepříznivě vybočit. Všimněte si, že i zatáčení s konstantním sklonem zahrnuje určitý stupeň rychlosti náklonu, pokud výška není konstantní vzhledem k okolní vzdušné masě - rychlost náklonu je směrem k vnitřnímu konci křídel v sestupné zatáčce a směrem k vnějšímu křídelnímu klopení v horolezecké zatáčce , a to bude mít tendenci vytvářet rozdíl v úhlu náběhu mezi dvěma křídly, který má tendenci destabilizovat stoupací zatáčku (tj. způsobí, že se sklon náklonu zvýší) a stabilizovat klesající zatáčku (tj. způsobí, že úhel náklonu se sníží) ). Ale to je pravděpodobně víc, než jste chtěli vědět!
Související otázky a odpovědi ASE -
Tato odpověď zohledňuje důsledky zakřivení relativního větru a výsledný kroutící moment v nose-down a snížení úhlu náběhu, když letadlo manévruje čistě ve svislé rovině - např. během smyčky. Zahrnuje odkazy na konci k vnějším zdrojům, které pojednávají o zakřivení relativního větru při otáčení letu.