Хочу восстановить некоторую справедливость по поводу принятой в штыки картинки M-1 со стреловидным оперением.
Lop провёл анализ, казалось бы, убеждающий, что стабилизации по курсу (в горизонтальной плоскости) не происходит.
Цитата:
Сообщение от lop
Да, тяжёлый случай. Для тех кто хоть и в танке, но всё же в бою, абисняю ещё раз.
Итак, картинка 1, левая:
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/lop.MOS/LOCALS%7E1/Temp/moz-screenshot.png[/IMG] 
Серый самолёт летит прямо, вдоль продольной оси х, которая на картинке не показана, с постоянной скоростью, вектор которой направлен строго вдоль этой оси.
Будем считать что рыскание происходит вокруг вертикальной оси z, проходящей через центр тяжести, а значит и через суммарный центр давлений Цаэро, так как у самолёта в горизонтальном полёте они будут лежать на одной вертикали. В результате некоторого внешнего кратковременного возмущения самолёт повернулся на малый угол b относительно вертикальной оси по часовой стрелке, если смотреть сверху - рыскнул, и стал белым. Угол атаки при этом не изменился, вектор скорости самолёта - тоже, но Ца левого крыла сдвинулся дальше от оси х, а Ца правого крыла наоборот, приблизился к этой оси. Попутно заметим, что вектор тяги белого самолёта изменил своё направление на тот же угол b, так как двигатели жёстко связаны с самолётом и вращаются вместе с ним. То есть, рычаги таки изменились. Ура!
Прикинем порядок их изменения: до рыскания длины рычагов были одинаковы, скажем, уца и - уца, после рыскания длина рычага у прямого крыла стала бы
уца* cos ( b)/ cos ( d),
где d - угол стреловидности. Из математики известно, что синус малой величины меняется пропорционально этой малой величине, а её косинус - пропорционально квадрату малой величины. Иначе говоря, если синус малой - величина первого порядка малости, то косинус малой - величина второго порядка малости.
То есть длина нашего рычага изменилась на величину, пропорциональную даже не b, а b в квадрате, или изменение длины рычагов имеет второй порядок малости в сравнении с малой величиной возмущения.
Танцуем дальше. Возвращатьсамолёт на прежний курс или уводить его с курса всё дальше будут не рычаги (как думает некий простой человек), а моменты. Для моментов же существенным является не только длина рычага, но и величина прикладываемого к оному усилия. Скажу больше: направление усилия тоже имеет значение, не меньшее, чем его величина. Итак куда же будет направлено усилие, прикладываемое к возросшему (хотя и по второму порядку малости) рычагу левого крыла? Дык, всё туда же, куда оно было направлено и до рыскания - почти вертикально вверх, куда направлена полная аэродинамическая сила на крыле. Стало быть, с ростом рычага у нас момент (подъёмной силы) относительно оси x на левом крыле вырастет (пропорционально квадрату угла рыскания), на правом крыле тот же момент относительно той же оси x уменьшится примерно на столько же - возникнет кренящий момент; момент (аэродинамической силы сопротивления крыла) относительно оси z тоже изменится, вот только величина этого изменения будет во столько же раз меньше величины кренящего момента, во сколько раз подъёмная сила крыла больше того же крыла сопротивления. Наверное, раз в 5 минимум.
Итак, в результате рыскания самолёта со скошенными крыльями мы получили два момента: один, правду сказать, совсем невеликий, относительно оси z тщится вернуть наш самолёт на прежний курс, и второй, гораздо бОльший, относительно оси х, норовит наш самолёт перевернут кверху пузом. Самолёт есть тело длинное и узкое, напоминающее цилиндр. Момент инерции его относительно продольной оси х сравнительно невелик, даже с учётом торчащих в стороны крыльев, поэтому задача у сравнительно большого кренящего момента - перевернуть самолёт вверх тормашками - не очень сложная. Во всяком случае, она гораздо проще, чем задача у момента относительно оси z, так как тму понадобится сбороть намного больший момент инерции самолёта относительно той же оси.
Систем считается устойчивой (определение из "простых"), если в ответ на малое возмущающее воздействие возникает реакция, пропорциональная величине этого воздействия (то есть того же порядка малости) и направленная на его уменьшение. У нас же мы адекватной реакции не наблюдаем.
Итак, вывод: стреловидность крыльев не столько увеличивает устойчивость по рысканию, сколько увеличивает неустойчивость по крену. |
Несмотря на убедительность этих рассуждений, Михаил всё же прав. Стреловидность консолей действительно влияет на устойчивость (причём, именно на поперечную курсовую устойчивость). И это, в самом деле, используется в авиации. Собственно, вряд ли бы M-1 стал приводить картинки с самолётами "из головы".
Непонятки же отчасти связаны с не вполне точными комментариями к картинкам. Там говорится о неких аэродинамических рычагах (не слышал такого термина; возможно, это калька с английского). Якобы они возвращают заблудший самолёт на курс.
На самом деле, там есть одна тонкость. Речь идёт не просто о рыскнии самолёта, а о
рыскании,
вызванном случайным
креном. Вот тут всё и встаёт на свои места. Цепочка получается такая:
1. случайный крен приводит к проскальзованию самолёта в сторону крена. Возникает дрейф, меняющий горизонтальный угол атаки.
2. Поскольку вектор потока теперь не параллелен фюзеляжу, эквивалентный размах консолей левого и правого крыльев становится разным ("аэродинамические рычаги"?).
3. Разный размах порождает разную подъёмную силу. Причём, как легко видеть, крыло, в сторону которого идёт крен и скольжение, будет иметь большую подъёмную силу, чем противоположное.
Налицо отрицательная обратная связь.
Т.о., ключевой момент в этом эффекте -
крен.
Крен порождает начальное рыскание. Через
крен же идёт компенсация.
В анализе Евгения не было этого начального
крена. Поэтому никакой компенсации там и не было. Был только (совершенно справедливо) доказан возникающий кренящий эффект:
который " ... норовит наш самолёт перевернут кверху пузом".
Остальные эффекты, влияющие на курс, - следующего порядка малости.
Так что, Михаил, извини. Мне следовало тогда внимательнее к этому делу отнестись. Погорячился. :)
Если вернуться к вопросу о наклонных плавниках, с которых всё началось, боюсь, туда этот механизм стабилизации (дифферента) так просто не переносится.
Возможно, я ошибаюсь, но у меня возникает такая цепочка:
1. Начальный прирост дифферента.
2. Рост эквивалентного "крыла".
3. Прирост тяги в плавнике.
Пока никакой обратной связи нет. Возникшие крен и уваливание напрямую дифферент не меняют.
Если ещё рассмотреть компенсирующее действие тушки, то оно может даже породить ПОЛОЖИТЕЛЬНУЮ обратную связь. Потому что, возможно, придётся перенести больше веса на ноги (если нет задачи ребрить доску), что ещё больше увеличит дифферент. Хотя, скорее, здесь надо работать носками ...
Даже если положительная обратная связь возникнет, в разнос система не пойдёт, поскольку рост эквивалентной длины крыла скоро прекратится, когда плавник встанет вертикально (в своей осевой плоскости).
(Вот мы и вернулись к первому вопросу топикстартера - встают ли плавники вертикально. :)).
Цитата:
Сообщение от m-1
Чем дальше в лес, тем меньше ... однозначных ответов, уважаемый коллега lop. 
Я спросил про классику ( ЛобовоеСопротивление=СопротивлениеФормы+Сопротивле ниеТрения+ИндуктивноеСопротивление), а получил от вас рассуждения, соответственно моему перечню вопросов, про новые виды сопротивлений и новые термины:
- "Почти",
- "ВтороеИС",
- "СопротивлениеДавления".
И вы считаете это понятным досочному народу???
Конкретно, измерить части общего сопротивления, дать четкую картину взаимозависимостей и тенденций - не можем, а вот конкретно поболтать, конкретно пофантазировать о "сферическом вакууме" - хлебом не корми...?
Мархай и другие классики, введя ИС в качестве "божественного" понятия, заставили многие поколения тех, кто сталкивается с ним на практике, молиться на эту "божественность", на особую индуктивную/индуцированную роль профиля.
Я атеист, навязываемых религий не перевариваю.
Поэтому в данном конкретном случае, когда вы непонятно зачем вдруг акцентируете внимание на ИС, предлагаю про него забыть, хотя бы потому, что его роль на плавнике в разы меньше, чем на парусе. Тем более, для вашего режима "Почти".
Хотите сказать, что ИС имеет большой процент акций в копилке ЛобовогоСопротивления?
Скажите - какой?
Я говорю - копейки. А уж когда рассматриваем близкие по дизайну плавники и в режимах отклонения НЕСКОЛЬКО ГРАДУСОВ - дОлей ИС можно пренебречь без потери смысла.
Вот на парусе - другое дело. Удлинение=Аспект рейтио у парусов гораздо меньше, чем у плавников, поляры более пологие, внезапного спинаута на парусе получить раньше, чем на плавнике, не успеваем (о штатном передозе речь, конечно) и т.д. - вот тут роль ИндуктивногоСопротивления велика ( десятки копеек).
Разница в настройках идентичных по дизайну парусов, разные углы несения (угол атаки, наклон мачты и назад и вбок) - приводят к существенно различимым, осязаемым результатам - именно с точки зрения ИС. БОльшим, чем в ситуации с плавником!..
Да, про особую роль ИС есть смысл говорить. Выявлена она эмпирически, строго не доказана теоретически.
Но зачем же плодить и пожинать неточность, вводя в обиход все новые определения?
К примеру, я - про изящный "коанд", "даунвоши", вы - про божественные "вторые/третьи... индуктивные сопротивления".
Кто-то из нас лукавит, и кто может рассудить это? Некому? Будем "трындеть" дальше, раз позволяют?...
Ни вообще ни в частности, я не против виртуальной циркуляции, вихрей/жгутов и ИС, в которую запихали все непонятное и "божественное".
Есть торцевые перетекания воздуха на парусе, перпендикулярные потоку в штатном режиме (сверху - через твист и снизу - через нижний 'slot'=шкаторину)?
- Говорим о них и учитываем в способах борьбы (в настройках и приемах управления).
Есть продольные вихревые жгуты на передней и задней кромках паруса в нештатных режимах? - Нам по барабану. Не паримся. Мало ли чего еще бывает, если неправильно делаешь.
Важно нам это учитывать при обсуждении гидродинамического спинаута - "перетираем".
Нет спинаута в килевой качке? - Говорим о режимах поддержания штатного дифферента, штатными возможностями, а не ... болотными плавниками-саблями, когда имеем ввиду скоростное штатное глиссирование...
Призываю уважаемых теоретиков и практиков упоминать любой термин по-возможности в порядке тематического приоритета, значимости, а не с целью - "до кучи".
(Обсуждаем рубли, потом десятки копеек, копейки и т.далее.) |
Михаил, боюсь, ты слишком эмоционально воспринимаешь ответы Евгения. :)
У меня никакой особой путаницы при чтении не возникает. Возможно, потому что я немного знаком с основными понятиями. "Дополнительные определения" появляются по мере поступления доп. вопросов. В порядке их влияния. Сначала основные, потом более тонкие, для любопытствующих.
Отчасти ты сам это провоцируешь своими намёками.
Насколько я понял, ты считаешь, что доля ИС в общем АС слишком мала (10 %), а основной вклад даёт сопротивление формы (СФ).
Кроме того, твои наводящие вопросы заставляют предположить, что СФ, по твоему мнению, зависит от угла атаки. Причём существенно, не меньше, чем ИС.
Боюсь, в обоих этих пунктах ты ошибаешься.
1. Как совершенно справедливо пишет Евгений, СФ в первом приближении НЕ ЗАВИСИТ от угла атаки. При этом важно понимать, что речь идёт о рабочих, т.е. сравнительно малых углах.
Если же быть буквоедом, то придётся признать, что немножко всё же зависит. Но, опять же, эта часть СФ, которая меняется с углом, имеета сходную физическую природу с "основным" ИС. Вот тебе и "второе ИС". :)
2. По поводу доли ИС в АС. Всем понятно, что никто из нас не может на пальцах прикинуть, какая будет эта доля (хоть ты и пытаешься делать оценки, сравнивая плавник с парусами, для которых средние цифры известны). Там в формулах есть компоненты, значения которых так просто не определишь. Хотя, немного поискав, кое-что можно сделать.
Тем не менее, первое, что мы можем, это найти готовые ответы в литературе. Лично я встречал упоминания, что в некоторых режимах какой-то плавник оказывается в таких невыгодных условиях, что имеет (относительное) СФ аж до 40% от АС. Т.е, даже в таком редком режиме ИС получается порядка 50%-60%.
Кроме того, часто в статьях цифры не приводятся, но из общего контекста ясно, что при рабочих углах атаки основной вклад даёт именно ИС.
Если хочешь, я поищу такие источники и выложу ссылки.
Возможно, у тебя есть контрпримеры. С удовольствием ознакомлюсь.
В этой сфере, поскольку реальные ответы можно получить, в основном, из экспериментов, очень легко могут возникнуть ошибки или неточности, которые начинают кочевать из статьи в статью. Проверить ведь их очень трудно. Возможно, всё, что мне попадалось, тиражировало одни и те же заблуждения. Похоже, и Лопу тоже. :)