Wat gebeurt er tijdens een gemotiveerde afdaling?

Ik had een discussie met mijn vriend over evenwichtstoestand tijdens de vlucht:

Scenario: Terwijl ik in rechte en vlakke vlucht ga, zeg ik dat ik mijn luchtsnelheid met 30 mph heb verlaagd. Tegelijkertijd houdt het de houding van het vliegtuig strikt hetzelfde als voorheen (doen wat nodig is om de neus te houden waar hij was).

Het verminderen van de snelheid betekent dat het vliegtuig minder lift ontwikkelt: vliegtuigen worden ondersteund door minder kilo's liftkracht (wat betekent dat de lift minder is dan het gewicht)

Wat gebeurt er nu? (in de veronderstelling dat de piloot niet neerslachtig is)

My take: 1. Since weight > lift, aircraft drops attitude and falls like a stone that was dropped in midair unless the nose is down.

Mijn vriend zegt: 2. Het vliegtuig vindt een nieuwe lift. Deze zinkende beweging creëert een lift voor vliegtuigen. Maar het onderhoudt geen rechtlijnige vlucht, maar daalt af. Het zal een gestage afdaling zijn die niet versnelt. (niet als een steen die uit de lucht valt). Hij zegt dat dit machtsdaling wordt genoemd

Mijn vraag is:

1) Wie heeft hier gelijk?

2) Als mijn vriend gelijk heeft, als vliegtuigen een lift kunnen vinden nadat het is gezakt (wat betekent dat het evenwicht heeft gevonden), waarom kan het dan geen rechte en gelijkmatige vlucht handhaven? En wat veroorzaakte het precies om een ​​nieuwe lift te vinden? Is de hoek van de aanval veranderd?

5
Het handhaven van een vaste toonhoogte wordt feitelijk gebruikt in de onbetrouwbare vliegsnelheid procedure. Wanneer de indicator voor de luchtsnelheid faalt, is de gebruikelijke procedure om de gespecificeerde houding aan te nemen (die overeenkomt met de typische houding tijdens de nadering) en het vermogen aan te passen om de gewenste dalingssnelheid te bereiken (die niet hoger mag zijn dan de normale benadering).
toegevoegd de auteur Jan Hudec, de bron

5 antwoord

Geen van beiden heeft noodzakelijk gelijk, maar jullie hebben allebei enig begrip dat klopt.

Laat me herhalen wat u hebt gezegd, omwille van de duidelijkheid. Het scenario begint met het vliegtuig dat recht en horizontaal vliegt. Vervolgens wordt de luchtsnelheid verminderd met 30 mph door een vermogensvermindering terwijl de stand constant wordt gehouden. Ongeacht wat er nog meer gebeurt, we erkennen allemaal dat dit zal resulteren in een soort van afkomst.

Je hebt gelijk in dat het vliegtuig de lift heeft verloren van de verloren stuwkracht en dus zal afdalen. Afhankelijk van het vliegtuig en de startluchtsnelheid, heb je misschien gelijk dat het vliegtuig reageert met een niet-geconditioneerde houding van de houding. Als dat het geval zou zijn, zou dit te wijten zijn aan het scenario dat resulteert in een aerodynamische box. Echter, zelfs als het vliegtuig zou afslaan, zou het niet als een steen vallen (dat wil zeggen, zonder lift om de zwaartekracht te weerstaan), maar zou afdalen naar wat nog steeds een aanzienlijke mate van afdaling zou zijn terwijl het produceren van een lift om de zwaartekracht te weerstaan. Bovendien is het, gezien de mogelijke instapsnelheden en -attitudes, in dit scenario onwaarschijnlijk.

Daar heeft je vriend gelijk in, met voldoende luchtsnelheid en geen aerodynamische box - beide afhankelijk van de luchtsnelheid waarmee de manoeuvre werd gestart - zal dit scenario resulteren in een afdaling. Het zou correct zijn om dit een aangedreven afdaling te noemen. Afhankelijk van wat hij daarmee bedoelt, heeft je vriend misschien niet gelijk als hij denkt dat een "nieuwe" lift zou worden geproduceerd door de zinkende beweging zelf , maar dit kan een verschil in semantiek zijn. Laten we dit verder verkennen.

Laten we een Cessna 172 cruisen, rechtuit en horizontaal op 110 mph. We verminderen vervolgens de kracht om 80 mph te behouden en houden de pitch-houding precies op de plaats waar we zijn begonnen. In dit scenario zijn we overgestapt van cruisesnelheid naar iets dat dichter bij de beste stijgsnelheid van het vliegtuig ligt. Dit betekent dat we zijn overgestapt van een hoge snelheidsregio met hoge luchtweerstand naar een lager snelheidsregio van de vlucht. Tegelijkertijd, door de pitchhouding van het vliegtuig constant te houden, zijn we veranderd van een lage aanvalshoek, lage coëfficiënt van liftregio van de vlucht naar een hoge aanvalshoek, hoge coëfficiënt van liftregio van de vlucht. Deze toename in invalshoek is te wijten aan de nieuwe hoek van de relatieve wind geïntroduceerd door de afdaling van het vliegtuig. De totale hoeveelheid lift verandert niet, maar de manier waarop de lift wordt gemaakt, verandert. Naarmate de snelheid wordt verminderd, neemt het vermogen van de vleugel om een ​​lift te creëren (uitgedrukt door de liftcoëfficiënt) toe met de toename van de aanvalshoek. Dus de lift verandert niet, maar de lift is nu meer het gevolg van de aanvalshoek dan de luchtsnelheid. Als dit is wat uw vriend bedoelt met "nieuwe" lift geïntroduceerd door de zinkende beweging, dan heeft hij gelijk.

Deze "nieuwe" lift moet echter worden begrepen als gevolg van de veranderingsinvalshoek, niet een toename van de netto snelheid (kinetische energie). De lift is niet echt aan het veranderen, alleen de manier waarop hij wordt gemaakt - aanvalshoek in tegenstelling tot snelheid. Als het scenario echter anders was en we het vliegtuig toestonden naar beneden te gooien terwijl we het vermogen verminderden, zou het vliegtuig naar beneden gaan om ongeveer 110 km/u te handhaven, en de liftcoëfficiënt van de vleugel zou erg weinig veranderen omdat de vliegsnelheid en de aanvalshoek relatief bleven constante.

6
toegevoegd
De lift zou hetzelfde zijn, ongeacht de snelheid. In de low-speed koffer weegt het vliegtuig nog steeds evenveel als in de high-speed koffer, dus lift moet hetzelfde zijn. Alleen in de overgang tussen staten zal het een beetje veranderen.
toegevoegd de auteur Peter Kämpf, de bron
Laat het upvote mijn antwoord zijn.
toegevoegd de auteur Peter Kämpf, de bron
@jamesqf: Ja, maar slechts iets minder. De rest wordt bijgedragen door slepen, omdat de sleepvector iets omhoog wijst in een afdaling. Al het andere gewicht wordt gedragen door de verticale component van de lift en de horizontale component van de lift is gelijk aan de horizontale component van de weerstand (ervan uitgaande dat er geen netto stuwkracht door de motor is).
toegevoegd de auteur Peter Kämpf, de bron
@ user2927392: het vliegtuig wordt niet herwonnen . Het krijgt een beetje lift, maar minder dan wat het verloor. Het daalt omdat het meer lift verliest dan het krijgt. Daarom beschouw ik "herwinnen" het verkeerde woord om te gebruiken.
toegevoegd de auteur slebetman, de bron
@Peter Kämpf: als het vliegtuig neerdaalt, moet de lift minder zijn dan het gewicht, niet?
toegevoegd de auteur ns130291, de bron
@ PeterKämpf daar, is dat beter? De liftcoëfficiënt neemt toe met de toename van de aanvalshoek.
toegevoegd de auteur J Walters, de bron
@ user2927392 Het probleem is dat u door de dezelfde houding gedurende de manoeuvre te handhaven, de optie om de lift te verhogen, elimineert. Als we in plaats daarvan de initiële pitch-attitude zouden verhogen, zouden we onze aanvalshoek voldoende kunnen vergroten om de lift te verhogen om de verloren stuwkracht te compenseren.
toegevoegd de auteur J Walters, de bron
@jamesqf Nee, in een stabiele afdaling is het vliegtuig in evenwicht en accelereert niet; lift is gelijk aan gewicht.
toegevoegd de auteur J Walters, de bron
De reden waarom het blijft dalen, is traagheid. Wanneer u het vermogen verlaagt en de lift vermindert, begint het vliegtuig af te dalen. Wanneer het terugkomt naar het evenwicht tussen gewicht en lift, zal het niet langer versnellen naar beneden, maar gaat omlaag met dezelfde snelheid. De oorspronkelijke ongebalanceerde kracht zal een neerwaartse beweging starten. Als die beweging eenmaal is vastgesteld en de krachten opnieuw zijn gebalanceerd, zal deze in dezelfde richting in dezelfde richting voortgaan totdat de krachten veranderen. Om de afdaling te stoppen, moet je de lift groter maken dan het gewicht totdat de afdaling is gestopt.
toegevoegd de auteur TomMcW, de bron
dus wat ik begrijp is dat wanneer het vliegtuig afdaalt met dezelfde houding, het de aanvalshoek vergroot, aangezien de relatieve wind de wind van onderaf ontmoet en we niet naar beneden stampen. Als gevolg van de hogere invalshoek, herwint het vliegtuig zijn lift en vestigt het zijn evenwicht. Wat ik niet duidelijk ben, is dat aangezien er 'enige' stuwkracht beschikbaar is, waarom het vliegtuig blijft dalen. Waarom kan het geen levelvlucht behouden met deze 'nieuwe' lift? Sorry als ik dit heb gemist uit uw antwoord.
toegevoegd de auteur NanoWizard, de bron
Zelfs als het de lift niet verhoogt, waarom onderhoudt het dan geen niveauvlucht (sinds nu dat lift == gewicht). Het spijt me als ik repetitief ben
toegevoegd de auteur NanoWizard, de bron

Opmerking: dit antwoord verwijst naar de eerste vraag zoals gevraagd door user2927392.

Wie gelijk heeft, hangt af van de beginsnelheid.

Lift wordt bepaald door twee parameters zolang de vleugelgeometrie ongewijzigd blijft, aanvalshoek en dynamische druk (die het product is van luchtdichtheid en snelheid in het kwadraat). Het langzamere vlak zal aanvankelijk minder lift ontwikkelen en beginnen af ​​te dalen, wat op zijn beurt de aanvalshoek zal vergroten zodat de initiële lift wordt hersteld. Omdat je de houding van het vliegtuig wilt behouden, betekent de zinkende beweging dat de luchtstroom meer van onder komt. Merk op dat we het hebben over zeer kleine hoekveranderingen - normaal slechts enkele graden.

Nu hangt er veel af van hoe dicht het vliegtuig zijn minimale snelheid had bereikt. Naarmate de aanvalshoek toeneemt, zal de stroom moeite hebben om de steilere contour van de vleugels te volgen en beginnen te scheiden . Als deze scheiding groter wordt, beperkt dit de lift die de vleugels kunnen produceren. Nu hebben we twee gevallen:

  1. Als de aanvankelijke luchtsnelheid hoger was dan de minimale vliegsnelheid + 30 mph, heeft je vriend gelijk. Het vliegtuig neemt een nieuw aanvalspunt in en compenseert de ontbrekende stuwkracht met een geleidelijke hoogte verlies , net als in het antwoord van SMSvonderTann. Als een zweefvliegtuig zal het vliegtuig naar de grond glijden. Ik neem aan dat je van plan bent om de neus omhoog te houden door aan de stick te trekken: dit zal het vliegtuig inkorten tot de lagere snelheid en een hogere aanvalshoek waar het zich vestigt op het nieuwe evenwicht.
  2. Als de aanvankelijke luchtsnelheid lager was dan de minimale vliegsnelheid + 30 mph, hebt u gedeeltelijk gelijk. Het vliegtuig zal vasthouden , heffen is niet voldoende om een een nieuw evenwicht, en het vliegtuig zal naar beneden gaan om de ontbrekende snelheid op te pikken, ongeacht hoe hard je trekt. Als je nog steeds aandringt op het verlagen van de snelheid, trek je nu uit de duik en herhaal je deze manoeuvre helemaal opnieuw, totdat de grond interfereert. Merk op dat de resulterende beweging geen voortdurende duik is, maar een reeks "J" -vormige bochten wanneer deze wordt gezien door een externe waarnemer. De duik is minder een verticale pijlsnel dan een steile glijvlucht, vergelijkbaar met een achtbaan.

Om je tweede vraag te beantwoorden: Drag zal het vliegtuig vertragen, tenzij er continu energie wordt geleverd door het verminderen van de hoogte. lees dit antwoord met een gedetailleerde uitleg, zij het voor papieren vliegtuigen, inclusief een of andere mooie wiskunde.

5
toegevoegd
Ben je bang dat iemand de vraag zal veranderen? Ik rolde de bewerking terug om overeen te komen met de oorspronkelijke vraag. Ik veranderde de vraag niet.
toegevoegd de auteur J Walters, de bron

Ik denk dat jij (en sommige van de antwoordapparaten) het op deze manier ingewikkelder maakt dan het zou moeten zijn. Dit zijn de feiten:

(1) Als je op niveau vliegt en je vermindert het vermogen, daal je af. Dit is de normale manier om af te dalen.

(2) Als u in horizontale vlucht bent en u duwt het juk naar voren, gaat u sneller.

(3) Als u in horizontale vlucht bent en u trekt het juk terug, dan vaart u langzamer.

Dat is alles wat er is. Maak het niet te ingewikkeld.

2
toegevoegd

Let's generalized where the airspeed is any X, where X >> 30 kts and that X << Mach 1.

Als je waterpas was en je het vermogen reduceert en niets anders aanraakt, zal het vliegtuig dalen en versnellen tot het weer ongeveer X bereikt; het punt van evenwicht tussen de aanvalshoek en de luchtsnelheid. Het vliegtuig daalt met ongeveer dezelfde snelheid als waarmee je begon.

Dit effect is cruciaal bij het landen. Het toevoegen van kracht vermindert de daling en het verminderen van het vermogen verhoogt de daling; zonder significant en op de lange termijn de luchtsnelheid te veranderen.

0
toegevoegd
De vraag bepaalt de handhavingshouding.
toegevoegd de auteur J Walters, de bron
  1. Je vriend heeft gelijk. Het vliegtuig is in feite een zweefvliegtuig in dat scenario en zweefvliegtuigen vliegen nog steeds, hoewel ze meestal geen macht over zichzelf hebben, met uitzondering van gletsjers.

  2. Het vliegtuig kan de lift vinden als deze afdaalt vanwege de zwaartekracht die het heeft. De geproduceerde lift is echter minder dan het gewicht van het vliegtuig, als gevolg van slepen en de wetten van de thermodynamica (de eerste en tweede als ik me niet vergis), dus het vliegtuig begint af te dalen. De lift wordt veroorzaakt door de luchtsnelheid, aangezien de potentiële energie van het "vallende" vlak wordt omgezet in kinetische energie en dus in luchtsnelheid en mee te hijsen. Je zou een netto positieve lift kunnen vinden door tegen een stijgende temperatuur in te vliegen zoals een zweefvliegtuig doet om het hoger te brengen.

0
toegevoegd
Hé, downvoter! Dit antwoord is niet verkeerd, maar onvolledig. Het is niet nodig om het te verslaan!
toegevoegd de auteur Peter Kämpf, de bron