Wendbaarheid vs. stabiliteit; designkeuzes

Naar aanleiding van een discussie in een ander topic, de volgende vraag..

Wat is de relatie tussen wendbaarheid en stabiliteit? Mij is geleerd dat meer wendbaarheid minder stabiliteit inhoudt, dus dat ze ongeveer omgekeerd evenredig zijn.

Nu begrijp ik dat o.a. Alexzzz en JVDO het daarmee oneens zijn, dus kennelijk is dat iets wat niet vaststaat. Omdat het in dat topic off-topic is, wil ik hier graag de algemene vraag stellen; wat is de relatie tussen wendbaarheid en stabiliteit?

Dat is deel 1 van de vraag.. het 2e deel van de vraag is of er een relatie bestaat tussen de stabiliteit van een toestel en de afstand tussen de vleugel TE en het stabilo LE. Mij is geleerd dat een grotere afstand hier de stabiliteit van een toestel verbeterd (en dus de wendbaarheid vermindert). Is dit zo en zo ja, waarom?

 

Er kan mss een verband zijn tussen stabiliteit en wendbaarheid !!!
Maar waar ligt jouw grens.... Mijn vliegtuig is voor mij meeeeeeeeeeer dan wendbaar genoeg (mss juist niet rond zijn lengte as (roll snelheid))
en toch is hij stabiel ....

Je kan natuurlijk alles over "de grenzen" gaan leggen en dan kan je wel stellen dat een onozel wendbaar vliegtuig onstabiel is

 

Ik denk dat je meer het effect van het zwaartepunt bedoeld. Het zwaartepunt naar achteren verschuiven maakt het toestel veel wendbaarder maar ook minder stabiel. Zwaartepunt naar voren andersom

Het is niet zo dat elk wendbaar toestel onstabiel is of minder dan een minder wendbaar toestel. Een goed 3e toestel met grote roeren is vreselijk wendbaar maar ook stabiel (wat bedoel je met stabiel eigenlijk??) terwijl een 2 dekker met korte staart veel minder wendbaar is maar ook minder stabiel.

 

Natuurlijk is het hetzelfde, stabiliteit ligt in wendbaarheid en vise versa, taalkundig bekeken.

stabiliteit wordt mijns inziens veroorzaakt tussen de afstand tussen het zwaartepunt (gesommeerde kracht naar beneden) en het lift punt (gesommeerde kracht naar boven) van de hoofdvleugel in combinatie met een arm waarmee verstoringen in de richting gemaakt kunnen worden. (rollen is geheel iets anders, het gaat hier over horizontale en vertikale bewegingen).

die arm en de verstorende krachten dient samen met de lift kracht en het zwaartepunt kracht in evenwicht te zijn om rechtuit te vliegen. een plaatje:



Hier zie je een pijl naar boven (lift), een pijl die daarvoor aangrijpt naar beneden, evenals een pijl erachter die ook naar beneden aangrijpt. Wat eigenlijk mist in dit plaatje is een lift kracht van de stab. Die zou ook daarachter moeten zitten.

iig, al deze krachten moeten in balans zijn. Door nu de lift van de stab te verminderen, treedt er een draaing op rondom het gemiddelde van de lift- en zwaartepuntplaats. Als de arm groter is, zal er meer kracht nodig zijn om te draaien (f=m*a, dank stefan) echter, als het zwaartepunt dichter op het liftpunt zit, zal er minder kracht nodig zijn. sterker nog, als het zwaartepunt achter het liftpunt komt te zitten is de boel niet meer in evenwicht en zal hij vanzelf gaan draaien.

zoiets...

 

goed punt van tadango. denk dat wendbaarheid ook te maken heeft met gewicht en centripetale krachten.

 

een lichte kist is uiteraard wendbaarder dan een zware kist (gelijke kisten). Grotere roeren maakt een kist ook meer wendbaar. Hoe meer stuur vlak je hebt op hoe minder gewicht maakt een grotere wendbaarheid mogelijk. Het zwaartepunt in het midden van het dragend oppervlakte is super wendbaar, maar ook meteen erg instabiel. Hoe meer het zwaartepunt naar voren gaat hoe stabiele het apparaat is. Zo werkt een raket en een dartpijltje ook

Dus een 3d kist met het zwaartepunt naar voren is erg stabiel maar om het toch flink wendbaar te krijgen moet het gewicht enorm omlaag en de roeren zo groot mogelijk.

Als je een sim hebt kan je het mooi proberen door het zwaartepunt en gewicht aan te passen.

 

krek, das wat ik ook probeerde uit te leggen, maar dan met wat meer natuurkunde eronder

 

Ik heb gedurende de jaren als ontwerper & bouwer ook een evolutie doorgemaakt:
Tussen dit ontwerp



en dit:



zit 15 jaar. 15 jaar later hetzelfde principe, maar dan weer verbeterd:




Je ziet goed hoe de verhoudingen geleidelijk veranderen. Vergeleken bij deze laatste was de eerste een 'dwarrel'.
Toch vliegt de laatste ook de scherpste hoeken. Met 90 kmh recht naar beneden, op 5 m sturen en even later op 1,8 m in rugvlucht, no problemo...


Misschien een bekende lokatie? Allemensen, wat waaide het toen....

 

ik mag toch hopen dat ik in dat andere topic M=F x a heb opgeschreven, anders is dat ernstig fout :roll:
F = M/a, ipv F=M x a...

Stefan

 

excuus...je hebt gelijk! ik ben ook geen natuurkundige, dus eigenlijk moet ik mn mond houden

 

Eh, de juiste formulie is wel degelijk F=m*a ( = 2e wet van Newton)

Kracht = massa maal arm

 

Daar zie je toch goed dat de afstand tussen vleugel en stabilo groter wordt.. is dat gedaan vanwege stabiliteit?

Wat schat jij in dat meer geschikt is voor 3D vliegen; een grote afstand tussen stabilo en vleugel, of juist een kleine? Of maakt het uberhaupt geen moer uit?

 

Moment:
M = F*a en F = M/a immers [M] = Nm (newton meter) M is hier het moment, a de afstand

Kracht:

F = m * a m is de massa, a de versnelling (meestal a = g =9,81)


@Hezik: het zit em in de grote M of kleine m

 

M (de hoofdletter) staat inderdaad voor het moment, in newton meter. Echter die formule is:

M= Fr sin alfa

 

zo, dat we dat ff helder hebben . wat denken jullie van de rest van mn verhaal?

 

Hezik, ik had voor het gemak (en omdat die sin alfa in dit geval toch 1 is) maar weggelaten uit de formule. Het verschil zit hem inderdaad of het een hoofdletter is of niet. Overigens vind ik het knap dat jij een moment kan uitrekenen met enkel een resulterende kracht en een hoek? Volgens mij vergeet je een arm...

De uiterst correcte formule is dus:
M = F x a x sin alfa

Stefan

PS, volgens mij is dit zo'n beetje de manier waarop jij graag discussiert :?

 

De uiterste correcte formule is de formule die ik al postte, namelijk

M = Fr sin alfa




@christiaan: Ik denk dat je plaatje niet helemaal klopt.. je hebt aan het eind een kracht omlaag, waarom? En idd, de kracht omhoogt door de eventuele lift van het stabilo ontbreekt ook.

De rest ga ik eens nazoeken..

Een schot voor de boeg.. ik denk dat je 2 draaipunten hebt, namelijk het draaipunt wat kan ontstaan als resultante van alle massa-krachten, en het draaipunt wat ontstaat als resultante van alle lift-krachten. De attitude van een toestel zal afhankelijk zijn van het verschil tussen die twee draaipunten? Ofzo?

 

http://www.allstar.fiu.edu/aero/flight43.htm



http://www.centennialofflight.gov/essay/Theories_of_Flight/Stability/TH26.htm

We moeten onderscheid maken tussen 'statisch stabiel' en 'dynamisch stabiel'.

Hieruit blijkt dus dat een voorlijk zwaartepunt een vliegtuig statisch stabiel maakt. Als we dan het zwaartepunt naar achteren verplaatsen, krijgen we eerst een punt waarop een toestel statisch neutraal is. Nog verder naar achteren en het toestel wordt longitudinaal (in de lengterichting) statisch onstabiel.



Hier zie je dat, wil je dat een toestel bv. een bepaalde attitude kan handhaven (bv. harriers) dat je toestel statisch neutraal zou moeten zijn, oftewel in elk geval zeker geen voorlijk zwaartepunt moet hebben.



Hier kun je zien dat een statisch neutrale stabiliteit een achterlijk zwaartepunt inhoud..

Ik ben toch nieuwsgierig wat de inzichten van de 3D piloten zijn die vinden dat het zwaartepunt niet achterlijk hoeft te zijn voor 3D, ten aanzien van bovenstaande redenatie.. schiet er gaten in, zou ik zeggen .. de plaatjes zijn afkomstig van NASA, overigens.

 

ik denk, Hezik, dat je daar gelijk in hebt, die twe draaipunten en het verschil daartussen de vliegstand van het vliegtuig bepaald.

Wat ik met de tweedepijl naar beneden bedoel is dat je daar in principe ook een aangrijppunt van zwaartekracht had bedacht omdat het ook een vleugel is. Maar nu zit ik te bedenken dat die ook gesommeerd is in de CG zeg maar. Kortom, het plaatje dient zo te zijn:

 

Je eerste plaatje was correct. Een stabiel conventioneel vliegtuig heeft een negatieve staartlast.
In bovenstaand plaatje is sprake van een uiterst onstabiele situatie.