Dwars-stabiliteit in verband met hoogte zwaartepunt

High wing is niet los van de romp Ad ... tenminste niet waar we het hier over hebben.

hoe de situatie van high wing los van de romp zit moet ik eerlijk gezegt antwoord op schuldig blijven, zal wel weer een heel nieuw topic zijn

 

Inderdaad, je mag een kracht over zijn werklijn transleren (3e/4e klas HAVO Natuurkunde in mijn tijd) en het mag ook buiten die werklijn als je dan maar een moment of koppel toevoegt.

Feitelijk wordt dat ook al standaard gedaan met de liftkracht. Even alleen het profiel beschouwend, wordt de lift overal gegenereerd, waarbij de grootste lift in het voorste profieldeel wordt gegenereerd. De resultante van al die krachtjes is onze lift-vector. En die laten we per definitie aangrijpen op 25% van de koorde. Maar dat is al het resultaat van het niet volgens de werklijn verplaatsen van de lift-resultante. Voor iedere invalshoek is de liftverdeling over het profiel anders, en zou dus de liftvector op een andere plaats aangrijpen. Daarom heeft men de liftvector op de 25% koorde positie laten aangrijpen, en een moment toegevoegd ....
We hebben nu dus profielen met de lift vanuit een constante positie en een met de invalshoek varierend moment.

Gr. Dirk.

 

Gaan we het toch gewoon "even higher wing" en "even lower wing" noemen, what's in a name!!!

 

Daar komt nog bij dat de abslute snelheid van de vleugeltips veel groter is bij grotere spanwijdte. Daardoor verandert de invalshoek ook enorm, en dus de liftkracht die de rol mogelijk moet maken.

De vleugel die omhoog gaat, wordt meer van boven aangestroomd, waardoor de invalshoek lokaal afneemt. Bij de dalende vleugel is alles precies andersom, maar het effect hetzelfde: minder lift tbv. de rol.

Dirk.

 

Ik had het eerder over het feit dat we dingen die we zien bewegen wel eens anders interpreteren dan het in werkelijkheid is. Omdat ik toch even geen andere dringende dingen te doen heb, heb ik een gif animatie in elkaar gezet waarin ik denk tekunnen laten zien waarom dingen als het "pendulum effect" zijn ontstaan.
Onderstaand links twee gelijke massa's (rode cirkels) die door een stang aan elkaar verbonden zijn. Het gezamenlijke zwaartepunt bevindt zich dan halverwege de verbindingsstang (zwarte punt).
In het tweede plaatje van links zien we de beweging die deze constructie maakt als het in het zwaartepunt wordt belast door een wisselende (bijvoorbeeld sinusormig in de tijd variërende) horizontale kracht: een zuiver wisselende horizontale translatie van het geheel.
In het derde plaatje van links zien we de beweging die veroorzaakt wordt door een wisselend koppel op de constructie: een zuivere rotatie om het zwaartepunt.
In het rechtse plaatje zijn de translatie en roterende bewegingen bij elkaar opgeteld. Wat we dan zien is dat de constructie draait om de bovenste massa, en het geheel eruit ziet als een slinger beweging rond de bovenste massa.
Dit bedoelde ik te zeggen toen ik het erover had dat onze combinatie van ogen en hersens een dergelijke complexe "totaalbeweging" niet kunnen ontleden in de basisbewegingen die eraan ten grondslag liggen.



Leuke bijkomstigheid was dat ik nog nooit zoiets had gemaakt...... Learning all the time!!!!!!

Groet,

Ad Bakker

 

[knip] klopt toch wel

 

Het begon bij de hoofdvraag; Dwars-stabiliteit in verband met hoogte zwaartepunt, en vervolgens ' waarom denkt men dat hoogdekkers stabieler zijn dan laagdekkers ? '

Ik heb de (FAA) theorie er eens bijgepakt, zie foto's, dit zijn de feiten.





Hoogdekkers hebben een ontwerp (incl ligging zwaartepunt) dat bijdraagt aan stabiliteit, om de lengte-as.

De dwars-stabiliteit is de stabiliteit om de pitch-as, ofwel hoogteroer/stabilo, ik neem aan dat je de rol-stabiliteit bedoelde ?

Wel gek dat niemand dit opgemerkt heeft, maarja hopelijk is het in de richting ?

 

Dat FAA handboek is er ook in PDF formaat, en had ik halverwege de discussie al gelinked

 

Sorry hoor, maar dit stukje is nou een sprekend voorbeeld van:

In dit stukje staan voornamelijk beweringen en wordt weinig aangetoond
Dit antwoord kan je als arrogant zien maar dat heeft niet die intentie.
Het is alleen teveel voor me en ook te veel buiten het kader van mijn topicstart om hier allemaal op in te gaan.
Ik wil je alleen aanmoedigen ahv de bovenliggende betogen dit FAA stukje nog eens kritisch te herlezen en je af te vragen welke onderdelen alleen maar beweerd worden zonder dat verder duidelijk gemaakt wordt waarom.
Om je op een spoor te zetten: in de plaatjes heeft de hoogdekker een V-stellingloze vleugel: waarom zou de lage vleugel een grotere invalshoek krijgen dan de de hogere?

De defenities: dwarsstabiliteit is de stabiliteit om de langsas oftewel de as die loopt van neus tot staart: populair ook wel rolstabiliteit genoemd.

 

Misschien dat we beter kunnen afspreken dat we het vanaf nu over rolstabiliteit hebben, of, als het daarover gaat, stampstabiliteit of gierstabiliteit.

Dan is op dat vlak elke verwarring weg. rollen, stampen (pitch) of gieren (yaw).

 

Bedankt voor dat stukje, maakt me in ieder geval wat wijzer. Ook dat dit om een kwalitatieve beschouwing berust en het dus moeilijk te beoordelen is in hoeverre dit door andere factoren die bij een laagdekker juist weer rolstabiliteitsverhogend werken weer opgeheven wordt.

Dus het citaat gaat me toch weer te ver, "met incl. ligging zwaartepunt" begrijp ik niet wat je bedoelt", want uit beschouwingen over het "keeleffect" in termen van krachten (dus niet de "traagheids" of "pendulum" variant) blijkt nu juist dat een laag zwaartepunt bijdraagt tot de stabiliteit.

Maar dit snap ik weer niet, Peter. Jij komt in je startpost met beschouwingen over rolstabiliteit van hoog- en laagdekkers. Daar wordt vervolgens het één en ander tegenin gebracht, en ik heb geprobeerd dat met een afstandelijke blik van een niet-vlieger te bekijken. Een aantal van de bezwaren die geopperd zijn heb ik geprobeerd te weerleggen. Als dat buiten het kader van je topicstart valt dan ben ik kennelijk helemaal de weg kwijt.

Groet,

Ad

 

De ligging van het zwaartepunt bij hoogdekkers is zo dat al het gewicht ' onder ' de vleugel hangt, dat geeft ook weer extra stabiliteit om de lengte-as / rolstabiliteit (! lengte-as = zelfde als langs-as).

Stel dat al die lijnen alleen kunnen roteren/draaien, dan valt hopelijk het kwartje wat-wat is, neem de lijnen tussen duim en wijsvinger zegmaar.

Dat van die dwars-stabiliteit bestaat ook wel, als zijnde een vorm van stabiliteit, het gaat hier denk ik echt om rolstabiliteit.

Er zijn ook aangrijpingspunten rondom het zwaartepunt die elk weer een logisch gevolg hebben (b.v. gas geven dat je dan klimt, gas eraf, automatisch dalen) maar dat moet ik even opzoek'n.

 

Ik zal wel heel dom zijn (nee, niet blond), maar wat heeft de positie van de vleugel bij een hoogdekker nu voor voordeel? Ik zou juist, in geval van een pendulumeffect (keeleffect) waar jij naar lijkt te verwijzen, verwachten dat een laagdekker stabieler zou zijn. Reden is dat het gewicht daar onder het zwaartepunt ligt en daardoor juist meer gewicht onder het zwaartepunt aanwezig is dan boven. Of ligt het zwaartepunt bij een hoogdekker ter hoogte van de vleugel?

Of wordt stabiliteit soms in grotere mate bepaald door dynamische eigenschappen zoals lift dan het pendulumeffect? Gezien de gelinkte documentatie lijkt dit aannemelijk.

 

Marcel,

Er word al redelijk duidelijk gezegt dat het om rolstabiliteit gaat. In de afgelopen pagina's is dat wat jij zojuist beschrijft allemaal al zorgvuldig aan de orde geweest. De rolstabiliteit word ook beinvloed door de dwarsstabiliteit, mompelt iets over neveneffecten.....

@ajh: Leg is uit, want jij lijkt een hele leuke kijk op zwaartepunt te hebben. Meer massa onder het zwaartepunt bij een laagdekker. Echter hoop ik dat het slechts een typfout is en dat je wat anders bedoelt. En ja, de stabiliteit lijkt aerodynamisch te zijn, met krachtenleer is het namenlijk niet te verklaren naar het schijnt.

 

Bij een lager hangende vleugel in ongestoorde positie staat de liftvector gekanteld dat wil zeggen dat daardoor een zijlingse kracht ontstaat die in eerste instantie geen tegenkracht ondervindt. Daaruit volgt dat het vliegtuig zijlings afdrijft, het begint te schuiven.
Dit schuiven leidt tot zijdelings aanblazen van de vleugel. Door de v-stelling wordt daardoor de aanblaashoek vergroot en daardoor wordt de lift aan de hangende vleugel vergroot en aan de andere gereduceerd. (Het is een positieve schuif-rol-koppeling. Een schuiftoestand leidt tot een rolbeweging die tot de bocht in schuifrichting past). Dus het toestel wordt in zijn horizontale positie teruggedraaid.

Nu komt het!
De rolstabiliteit wordt ook beïnvloed van een laag zittende zwaartepunt ten opzichte van de vleugel. (Bijvoorbeeld een hoogdekker). Deze lage zwaartepunt heeft geen uitwerking op het krachtenevenwicht. Maar tijdens de schuifvlucht wordt door de grotere hefboom van de gewichtskracht het terugwerkende moment groter.

En daarom vliegt een hoogdekker stabieler dan een laagdekker met exact dezelfde v-stelling.

Dan heb ik het nog niet eens over het "Abschattungseffekt" van de romp op de vleugel.

Johannes

 

Zat me net te bedenken dat ik een grote denkfout maak. Er is geen effect op het evenwicht omdat het zwaartepunt het evenwicht is. Ik zit teveel veel aan stabiliteit bij schepen te denken. Die stabiliteits-theorie gaat niet op voor vliegtuigen. Mea culpa

Ariel geeft precies aan waar ik denkfout maakte. Het zwaartepunt begint pas een rol te spelen als er dynamische krachten inwerken. Dan is het wel te verklaren waarom een hoogdekker stabieler is.

 

Ik kan het echt niet duidelijker zeggen en deze defenitie is echt niet van mijzelf:

Dit is nu juist wat ik met dit topic probeer tegen te spreken: voer dan s.v.p. aan waarom dat volgends jou zo is en liefst met een nieuw gezichtspunt dan hier al ettelijke malen aan de orde geweest is.

Mijn startpost gaat expliciet over: Dwars-stabiliteit in verband met hoogte zwaartepunt, , impliciet over het gevoelsidee van de pendulestabiliteit Ofwel het vliegtuig ‘hangt’ aan zijn vleugel en daarom is er bij scheefstand (hier niet bedoeld een stabiele bocht) een corrigerend koppel.
Dit omdat dit argument gevoelsmatig zo waarschijnlijk lijkt en daarom is het onderwerp extra prikkelend.
Omdat al meer is aangegeven dat het totale krachtenspel veel complexer is dan alleen dit ene element is het wel een zinvolle exercitie om die zaken per stuk ook onder de loep te nemen, maar binnen deze context alleen leid dat tot oeverloosheid.
Het is dan argumenteren tegen: het is zo dat het stabieler is omdat het zwaartepunt laag ligt en anders is het wel ergens anders om en dan is het dus nogsteeds zo.
Ik merk dat ik tegen deze materie meer als ontwerper/constructeur aankijk (even zonder pretentie overigens), en veel mensen hier vanuit een het is zo want zo is het mij altijd gepresenteerd.
Als constructeur kijk ik met het argument: ‘’als ik een stabiele trainer wil ontwerpen is het dan zinvol om een hoogdekker te maken’’.
Dat zou wel heel zinvol kunnen zijn, maar niet op basis van het ontbonden krachtenargument.
In het FAA document staat:

Al deze factoren rechtvaardigen best een nadere beschouwing maar in het stuk staat verder geen enkele uitleg waarom.
Mijn inbreng probeer ik in dit draadje te beperken tot weight distribution en een beetje tot dihedral en dat vind ik al lastig genoeg.
De tekeningetjes suggereren en soort van drukopbouw in de aansluiting romp/vleugel, maar als men denkt dat het op die manier functioneert, moet je je echt afvragen of de opstellers van dit geschriftje überhaupt een notie hebben hoe de krachten bij een vliegtuig werken; Ja, dit is misschien dan wel arrogant maar het is dan ook wel te erg.

 

dit is het plaatje waar het om draait m.b.t. roll stabiliteit, het effect van scheef aanstromen van de vleugels en de invloed van de romp op deze aanstroming, en het resulterende lift grafiek.

 

Quote Peter Den, halverwege de posts, posting 6 oid;"Het spijt me ik het dat het voor sommigen niet vanaf het begin duidelijk heb kunnen maken dat ik uitsluitend over het onderwerp rolstabiliteit wilde hebben en wel in relatie met het hoogdekker/laagdekker statement en niet duidelijker heb aangegeven dat alle tekeningetjes vooraanzichten zijn."

Diegenen die met 1:1 vergelijkingen komen zitten er niet naast, een eigen onderzoek met een model kan zomaar andere gevolgen hebben omdat er totaal andere verhoudingen zijn.
De theorie haalt het niet onderuit.

Nu de niet aangehaalde zaken als 'sweepback' en 'keel-effect.' Bij 1:1 vliegtuigen is er na een zijdelingse verstoring, want daar hebben we het over als het om langsstabiliteit gaat, dan rolt het toestel. De hoogdekker doet dat minder dan de laagdekker, maar waarom is de vraag, nogmaals, de tekening;



De hoogdekker heeft, volgens de FAA theorie (uit een Jeppesen boek) inherent meer stabiliteit, maar waarom ? --> volgens de theorie heeft een hoogdekker minder tipverdraaiing nodig dan een laagdekker, de FAA terminologie daarvoor is 'sweepback.'

Overigens, een beetje off-topic, bij een Cessna en Piper ook, zit de snelheidsmeter standaard aan de linkervleugel, dat is de kritische vleugel. De motor draait rechtsom, moment is linksom, bij een stall geeft de motor het laatste duwtje naar links. Modelvliegtuigje met staartwiel, wil altijd afbuigen naar links, ook een leuke proef...

Maar terug ! Het 'keel-effect' is de toegevoegde stabiliteit om de langs-as door de romp, de hele zijkant en het kielvlak.

Menig leerlingvlieger hoort, als het goed is tijdens het lessen 'gieren = rollen, rollen = gieren, dat zijn neven-effecten. Ook een befaamde; 'gas = hoogte, knuppel = snelheid.'
Met modelvliegtuig tijdens nadering gedecideerd steeds meer (voorzichtig) hoogteroer geven en dan boterzacht afvangen.

En dan de beloofde foto uit m'n theorie;



Stel het zwaartepunt voor als een wieltje, de lift trekt eraan, net als de weerstand, en de neus wil omlaag.
Het vermogen, en het gewicht zorgen voor een moment omhoog. Stel het vermogen valt weg, dan zakt de neus automatisch.

Lift is ook vaak verkeerd weergegeven in de ontbondene vectoren, de lift staat altijd loodrecht op de bewegings-as / vliegrichting.
Klimt het toestel dan wordt de ontbondene van de lift kleiner, dat moet worden gecompenseerd door vermogen, weerstand neem ook iets toe.

Maargoed, het gaat om de rolstabiliteit.

 

Mijn conclusie is dat een laag liggend zwaartepunt ten opzichte van de vleugel wel invloed heeft op de rol stabiliteit van het vliegtuig.

Het is de grotere hefboom ten opzichte van een laagdekker die dit bewerkstelligd!

En daar bovenop nog eens het "Abschattungseffekt" van de romp.

Meer is het niet!

Dus Peter, wat vind je hiervan?