Wat een ontzettend leuk draadje, en dat ik dat
nu pas ontdek ... :???:
Het is de enige, en zeer plausiibel klinkende, verklaring over hoe een stabilo werkt en waarom/wanneer je voor een dragend stabilo zou moeten kiezen.
Nog even over het Neutraalpunt, en dan begin ik met een stukje algemene natuurkunde:
- De zwaartekracht die op een object wordt uitgeoefend grijpt alltijd aan in het massamiddelpunt ofwel zwaartepunt.
- In de natuurkunde geldt de wet "Actie = reactie". Daarmee wordt bedoeld dat als je een kracht uitoefent op een object, dat object altijd een even grote tegengestelde kracht terug uitoefent.
- Als de optelsom van alle uitgeoefende krachten niet nul is, gaat het object bewegen (versnellen, van richting veranderen).
Voorbeeld: ik heb een dik poltood (2cm) op tafel staan (zonder punt, vlakke uiteinden) en daar leg ik een boek op. De zwaartekracht oefent een kracht naar beneden uit, het potlood een kracht naar boven (de tafel en grond ook, maar die laten we even buiten beeld). De krachten zijn even groot: het boek blijft stil liggen.
Nu boek vervangen door stoeptegel: de krachten zijn toegenomen, maar het blijft nog steeds liggen: krachten in evenwicht.
Stoeptegel vervangen door betonnen stoeprandband: krachten nog groter het podlood is niet sterk genoeg, krachten dus niet in evenwicht stoeprand gaat naar beneden bewegen ...
Zolang de ondersteunende kracht van het potlood en de zwaartekracht door één lijn gaan (potlood onder het massamiddelpunt) blijft het boek netjes liggen. Anders zal het boek kantelen en eraf vallen.
Logisch?!
Nu in gewichtloze toestand: We hebben een grote ronde massieve knikker (massamiddelpunt dus in het middelpunt). ergens op het buitenoppervlak plakken we een touwtje en we gaan eraan trekken (parallel aan het oppervlak). Wat gaat de knikker doen? In eerste instantie draaien! Immers: de lijn van het touwtje stelt de positie en richting van mijn trekkracht voor, de reactie kracht is de andere kant op gericht, en grijpt aan in het massamiddelpunt (punt-1). Die twee liggen niet in één lijn, dus is er een koppel, dus gaat de knikker draaien.
Als ik twee touwtjes zou bevestigen, elk precies tegenover de ander, zou de knikker niet gaan draaien, want de samengestelde van beide krachten zit precies er tussen in (in het massamiddelpunt van de knikker).
We kunnen hieruit ook concluderen dat en moment ook een kracht is, het is immers een kracht die niet door het ZW-punt gaat.
Dit was een heel verhaal om wat duidelijk te maken over krachten en momenten, en dat
áls een object gaat draaien door een inwerkende kracht, het
altijd draait om het massamiddelpnt/ZW-punt. Ongeacht het aangrijpingspunt van de kracht(en).
Nu naar het neutraalpunt: We beschouwen een vleugel zonder stabilo (en voor het gemak verwaarlozen we de romp).
- De vleugel heeft een ZW-punt (en bij nauwkeurig bouwen ligt die ergens op de wortelkoorde)en in dat punt werkt eenZW-kracht naar beneden,
- De vleugel genereert lift in het aerodynamisch centrum (AC),
- De vleugel genereert een draaimoment Cm (per definitie op de kwart-koordelijn van de Mean Aerodynamic Chord (MAC).
Je kunt nu voor elk willekeurig punt de som van al die krachten berekenen. Neem de de rompneus, de neus van de wortel, de achterlijst van de wortel, voor mijn part het midden van de tip, noem maar op ...
Maar je kunt ook het punt opzoeken/berekenen waarvoor geldt: de som van al die krachten en momenten is nul.
En, hoe simpel, dat punt noemen we het neutraal-punt.
Halen we er nu een stabilo bij, dan wordt het sommetje een beetje anders.
- positie en grootte van ZW-kracht van stabilo,
- Cm van het stabilo
- lift en AC van het stabilo
komen erbij.
Ook nu kun je weer een punt bepalen waarbij de som van al die krachten en momenten nul is. Dat is het exacte neutraal-punt van het vliegtuig oor een bepaalde vliegsituatie.
Ga je nu die vliegsituatie (snelheid resp. invalshoek) veranderen, dan verandert het neutraal-punt. Maar je kun je dat ook anders voorstellen: t.o.v. het oorspronkelijke neutraal-punt komt er een moment bij.
De 'grap' is dat de verandering van dat extra moment (nagenoeg?) constant is met de verandering van de invalshoek.
N.B.
Hier (H7 e.v.) kun je e.e.a. nog eens goed nalezen.
Wat is nou het voordeel van het begrip neutraalpunt? Rekenkundig! Het is eenvoudiger rekenen met een moment dat van grootte verandert, dan met een verplaatsend AC.
Tot slot: in XFLR5 kun je met enige moeite het N-punt bepalen. Door met het ZW-punt te spelen kun je het verloop van het totaal-moment van het vliegtuig beïnvloeden. Op het moment dat dat moment nagenoeg horizontaal loopt (doorlopende blauwe lijn), ligt het ZW-punt
op het N-punt. Vervolgens kun je het ZW-punt zo verleggen dat de grafiek de X-as op een gewenst punt snijdT (hier bij X=0, dat is het punt waarbij de kist vliegt op de beste glijhoek).
Je kunt nu ook uitrekenen met welke stabiliteitsmarge dit geheel vliegt: verschil beide punten gedeeld door de MAC. Hier (145,2 - 120,3)/248,7 = 0,1001 (=10%).
De meeste zwevers van niet-beginner-piloten vliegen op 10% tot 5%.
