Maximale stabiliteit vragen....

Klopt, het duurt even, en dat hoeft niet met de neus (sterk) omhoog.

Gr. Dirk.

 

Een vlieger zal enkel uit balans worden gebracht door een verstoring. Elke vlieger zal mooi recht vliegen als er geen zuchtje wind of turbulentie is. Niet? Het gaat er dus volledig over het gedrag van een vliegtuig NA een verstoring. Anders zou hij de vraag niet stellen (of Thoe vliegt vaak in de koude met bibberende handjes )

Ik zal vooral engelse termen gebruiken omdat ik ze zo heb aangeleerd tijdens men airline pilot license. Moest je iets nie begrijpen, vraag er naar.

Beginnen bij het begin. Je hebt 3 soorten stabiliteit: longitudinal (pitch), lateral (bank) en horizontal (yaw) stability.

Logitudinal stability: de controle rond de laterale as, dus nose up or down beweging. Deze is voornamelijk bepaald door de positie van het CG ten opzichte van de vleugel en rechtsreeks gekoppeld aan het staartvlak. Stel nu, een windvlaag blaast de neus van je vliegtuig omhoog, dan wil je dat je vliegtuig een nose down reactie heeft en omgekeerd. Wel, dit heeft allemaal te maken met het moment van de liftverandering rond je vleugel (center of pressure waar de lift aangrijpt ten opzichte van je CG) die wel of niet genoeg word tegengewerkt door je staartvlak. Je CG bepaald dus voornamelijk je longitudinal stability: CG meer naar voor = meer stabiel maar hogere stall snelheid en minder lang vliegen. CG naar achter = minder stabliel maar lagere stall snelheid en langer vliegen. Je kan ook zoal denken dat de grootte van je horizontaal staartvlak ook een rol speelt... more info Longitudinal static stability - Wikipedia, the free encyclopedia

Lateral stability: de controle rond de longitudinale as, dus left of right bank met de vleugels. Wordt niet bepaald door het CG maar door meerdere dingen: lengte vleugels, +V(dihedral) of -V stelling(anhedral) en de tail fin. Om het niet te moeilijk te maken geven langere vleugels meer aerodinamische demping en zijn daarom stabieler. Een positieve V stelling geeft ook een stabilizerend effect zoals eerder beschreven en de staartvin geeft ook een positief (recht trekkend) moment. Echter krijg je een negatief moment als je vinnen onderaan hebt aan de romp (ventral fins bij een learjet bijvoorbeeld) Over de vleugels boven aan of onderaan moet ik niet veel meer zeggen denk ik...
Aeronautical Knowledge Handbook: LATERAL STABILITY (ROLLING)

Horizontal stability: de controle door de verticale as, yaw moment. Kan ook positief beïnvloed worden door een grotere staartvin, ventral fins en de sweep back van de vleugels. Een grotere staartvin hoeft niet echt als je een langere staart maakt want dan krijg je een groter moment rond je CG zoals je al zelf aangekaart hebt (pas dan wel op met je longitudinal stability, dus meer gewicht in de neus)

Als je hierop dieper wil ingaan, vraag maar want dit is een zeer korte versie van de 150blz uit men Principles of Flight boek...

 

Welkom Bongose,

Ik had het niet beter kunnen verwoorden!

En goed dat je ook ingaat op lateral en horizontal stability.
In het vuur van de discussie was ik die een beetje vergeten.

Gr. Dirk.

 

Kijk, dat bedoelde ik nu.
Een windvlaag is een verandering van windrichting en/of windsnelheid. Waarom verandert nu de stand van een vliegtuig, en zijn er factoren waardoor de gevoeligheid voor die standverandering beinvloed kan worden (lange/korte staart, vleugelprofiel, v-stelling)? Ik veronderstel overigens wel dat er tegen luchtrotaties (turbulentie) weinig te doen valt in die zin.

Max.

 

De nose up of down beweging is een gevolg van een groter/kleiner moment (rond het CG) dat komt door plots meer/minder lift door de windvlag. Dit moment word tegengewerkt door de horizontale staart. Het resultaat van het totaal moment geeft dan nose up of down. Dus, maak een vliegtuig met een relatief groot staartvlak en goed wat gewicht in de neus zodat hij eigenlijk wart nose heavy gaat vliegen. Om dan weer wing drops tegen te gaan kan je best genoeg V stelling hebben en om je vliegtuig zeer stabiel te maken in het horizontaal vlak heb je liefts een CG dat in het midden van je romp ligt en met een groot verticaal staartvlak. Sweep back van je vleugels kan ook altijd helpen, al is dit meer voor snellere vliegtuigen...

 

Het is al eens gezegd, ik herhaal het nog maar een keer.
Stabiliteit is de vijand van bestuurbaarheid.
Als je een kist maakt die moeilijk uit koers te krijgen is, geldt dat ook voor de benodigde stuurkracht. Kortom: het kost veel energie om hem de bocht (oid.) door te krijgen. Veel-energie-kosten betekent in de zweverij snel dalen.

Dirk.

 

Heren, bedankt voor de reacties!

Erg interessant leesvoer voor een leek op dit gebied

Groet,
Theo

 

Mischien al op een andere manier verteld, maar mijn 2 centen...

Als door windvlaag de stand van het vliegtuig veranderd, bijvoorbeeld neus omhoog, dan wil het toestel daarna eigenlijk klimmen (invalshoek vergroot).
Er zit echter nog een staart aan! . Het stabilo heeft ook een grotere hoek. Die wil dus ook oomhoog. Door de hefboom werking is de staart in staat de kist weer recht te krijgen.

Bij een duik vergelijkbaar. Vleugel negatieve invalshoek. Zowel vleugel als stabilo willen naar beneden. Door de hefboom wint de staart dit gevecht.

Als je het zwaartepunt naar voren gooit, dan wordt een vliegtuig over het algemeen stabieler.
De staart moet continu naar beneden duwen om duiken te voorkomen.
De staart is daardoor ook gevoelig voor snelheids verschillen (vergeleken met een staart die neutraal in de luchtstroom staat).
Bij duik neemt snelheid toe. staart duwt met extra effect omlaag en herstelt.
Bij neus omhoog verminderd door lagere snelheid het taart naar beneden drukken¨ effect snel af en hersteld het evenwicht.

Test voor zwaartepunt:
Trim het vliegtuig met motor uit of stationair voor normale vliegsnelheid.
Breng het vliegtuig in een 45 graden duik en doe hoogteroer weer neutraal.
ALs de duik nu versterkt: zwaartepunt te ver naar achteren
rechte lijn 45 graden naar beneden: zwaartepunt neutraal (maximale bestuurbaarheid)
Licht herstel: zwaartepunt OK.
Springt omhoog: Zwaartepunt te ver naar voren.

Dit laatste gelooft niet iedereen. Je toestel springt bij een duik omhoog. Je zou denken zwwaartepunt is te ver naar achteren, maar het efffect van de (naar beneden drukkende) staart is dominant door zwaartepunt tever naar voren.

Lange staart boom, groot stabilo en zwaartepunt naar voren gevenn meer stabiliteit.

Edit: Ik zie dat Dirk dit al veel netter heeft uitgelegd:
zwaartepunt-en-instelhoekverschil-en-de-duikproef

 

dubbelpost

 

klopt volledig!

 

Hallo Theo,

Ik kan het niet nalaten de verwarring nog wat te vergroten.
Het klopt dat de stabiliteit om de dwarsas kan worden vergroot door een wat verder nbaar voren liggend zwaartepunt (in combinatie met natuurlijk wat meer up-trim op het hoogteroer om weer op een rustige constante vliegsnelheid uit te komen en duidelijk zelfstandig optrekken uit een snelle duikvlucht).
Met 'stabiel' wordt hier bedoeld 'het model heeft een sterke neiging terug te keren naar één bepaalde invalshoek cq. vliegsnelheid'.
Het is echter de vraag of dit oplevert wat je wilt: rustige filmbeelden.
Een onregelmatige vliegsnelheid geeft opzichzelf geen onregelmatig filmbeeld. Je ziet het op film immers nauwlijks hoe snel je vliegt.
Veel belangrijker is dat het model niet te snel om de dwars-as heen en weer wiebelt.
Stel het model vliegt in evenwicht op zijn kruissnelheid.
Er komt een windvlaag van voren (=model ziet een plotselinge toemame van vliegsnelheid).
Het zeer STABIELE model zal onmiddelijk de neus omhoog steken om weer op zijn oorspronkelijke, lagere snelheid uit te komen. Meestal is de vlaag daara net weg waardoor het model ineens weer met de neus omaag duikt om weer snelheid op te bouwen. Veel onrust in het filmbeeld.
Het NEUTRALE model (zwaartepunt verder naar achteren) zal slechts kortstondig klimmen zonder de neus omhoog te steken. Dit zie je nauwlijks op de filmbeelden.

Vergelijk het met een knikker in een kom.
De middenstand (onder in de kom is de stabiele eenwichtsstand. Als je de knikker een zetje geeft rolt hij een paar keer heen en weer maar komt weer in het midden uit (=stabiell).
Hoe steiler de wanden van de kom, hoe groter de mate van stabiliteit (=zwaartepunt verder naar voren met meer up-trim). Maar ook hoe sneller de knikker heen-en-weer rolt.
Een vrij vlakke kom (of een bord) laat de knikker weliswaar ver heen en weer rollen, maar als de camera op de knikker naar de horizon kijkt val dat niet op.

Ga gewoonvliegen met je easystar, trim hem zodat hij een rustige snelheid constant volhoudt.
Klim naar grote hoogte en zet een verticakle duik in, laat je knupel los en kijk hoe hij scherp hij weer klimt. ALs d vrij scherp is, is hij heel stabiel getrimd.
Plak een loodje op je staart, trim een beetje down en vlieg weer. Trim al vliegend tot je weer een rustige constante snelheid hebt. Duik opnieuw. Als het goed is trekt het model nu minder steil op.

Ga niet te ver, een echt neutraal model is lastig te vliegen omdat hij niet uit zichzelf zijn neus laat zakken als je te langzaam vliegt. Vooral als je bv. een krappe bocht draait van wind tegen naar wind mee kun je wel eens verrast worden door een vliegtuig dat ineens als een dweil uit de lucht sodemietert.

En ja, groot en zwaar helpt ook enorm. En een beetje vaart houden, dwz. ruim boven de minimale snelheid van het model, zeg maar ongeveer 40 km/uur voor een niet heel kleine kist (>1,5m) en een beetje normale vleugelbelasting (30-50 gram/dm2).

Als je gaat bouwen, wees niet te bang voor groot. Het bouwt in sommige opzichten makkelijker en het vliegt gewoon beter. 1,5m zie ik wel als minimum, liever nog >2m.

Succes!

 

En ik kan ook niet nalaten me er weer eens mee te bemoeien.
Niet omdat ik meen de kennis te hebben, maar omdat ik het nog steeds niet begrijp:

Waarom zou dat nu zo zijn? De vliegsnelheid neemt inderdaad toe, en dat zal resulteren in stijgen (meer lift en zelfde gewicht), maar niet noodzakelijk in de neus omhoog steken. En de snelheid zal weer terugzakken tot de oorspronkelijke omdat de weerstand door de hogere luchtsnelheid toegenomen is.
Ik vind de verklaring van Harold aannemelijker:
"De staart moet continu naar beneden duwen om duiken te voorkomen.
De staart is daardoor ook gevoelig voor snelheids verschillen (vergeleken met een staart die neutraal in de luchtstroom staat)."

Max.

 

Goed. Herhaling:

De lift van een vleugel ontstaat niet op één punt, maar overal over het profiel. De (sub)krachten zijn ook niet overal even groot. Dicht bij de profielneus zijn die krachten aanzienlijk groter, en die verdeling verandert met de instelhoek van het profiel.

Voor een gegeven vliegsituatie kun je je een punt op de vleugel voorstellen waarvoor geldt de lift die voor dat punt gegenereerd wordt is precies even groot als de lift die erachter gegenereerd wordt. Dat punt noemen we het drukpunt/liftpunt. En aangezien die krachtenverdeling verandert met de invalshoek, zal dat drukpunt dus ook van plaats veranderen met verschillende invalshoeken. Zie hier het zgn. wandelende drukpunt.
Oha. geldt: hoe groter de instelhoek, hoe verder het drukpunt naar voren komt.
Een vliegtuig hangt ahw. aan dat drukpunt, alsof het daar aan een touwtje hangt.

Neem een vleugel, houdt die in een luchtstroom. Ergens zal zich het drukpunt bevinden. Als ik nu ervoor zorg dat het zwaartepunt van het gehele vliegtuig zich op precies dezefde plek zit, wat gebeurt er dan? Inderdaad: niets, het blijft netjes stil hangen. Als ik er nu ook nog voor zorgt dat de invalshoek van het stabilo op de luchtstroom precies nul graden is, gebeurt er nog steeds niets. Het vliegtuig vliegt mooi door.

Toen kwam er even een korte windvlaag (of ik geef het vliegtuig een tik) waardoor de neus omhoog gaat. De invalshoek wordt wat groter, waardoor het drukpunt wat naar voren loopt, waardoor hij nog meer zijn neus omhoof wil gooien. Maar!!! het stabilo wordt nu ook opeens onder een hoek aangestroomd: daar opeens lift. Bij een redelijk ontworpen stabilo (voldoende groot) zal die kracht groter zijn dan die door het naar voren verplaatste drukpunt, en de boel zal zich weer stabiliseren.

De situatie die ik nu beschreven heb is behoorlijk neutraal. de krachtverschillen zijn klein en de correctie zal maar (heel) langzaam gaan. De meeste piloten vinden dat geen pretiige afstelling. elke windvlaag en verstoring moet door actief sturen gecorrigeerd worden.
Daarom vliegen wij meestal met een zwaartepunt iets voor het druk punt, en een stabilo dat in rustige stabiele vlucht een klien beetje neerwaartse lift levert. Die twee krachten heffen elkaar dan op.

Krijg je nu een verstoring dan zal nog steeds het stabilo lift gaan geereren die er voor zorgt dat het vliegtuig weer naar de uitgangssituatie terugkeert.
Maar wat gebeurt er als je eerst harder gaat vliegen, en dan bij die (zeg 2x zo hoge) snelheid het stabilo weer op 0 zet? Dan is die kleine lift naar beneden er weer, maar de snelheid is nu 2x zo groot. Aangezien de lift evenredig is m,et het kwadraat van de snelheid, is die lift opeens 4x zo groot. Maar de kracht door het voorlijk zwaartepunt is gelijk gebleven. Dus vliegt die staart naar beneden, dus gaat die neus hard omhoog.

Het is dus de kunst om het zwaartepunt zover naar voren te leggen dat een prettige zelf-stabilisatie aanwezig is, maar niet zoveel dat na een duik automatisch een looping volgt.

Tot slot, realiseer je dat dit een vereenvoudigde voorstelling van zaken is, maar wel een die steek houdt. Er speelt nog meer, maar dan zou ik hier een boek schrijven ...

Lees dit draadje ook nog maar eens goed door.

Gr. Dirk.

 

Je moet begrijpen dat een vliegtuig altijd terug zal willen keren naar een zekere invalshoek, en niet naar een zekere snelheid. Bij een horizontale windvlaag is het effect op de invalshoek beperkt, en de reactie van het vliegtuig zal dus ook beperkt (maar wel aanwezig) zijn. Bij vertikale windvlagen (beter bekend als 'turbulentie') is er wel een groot effect op de invalshoek, en dan zal dus ook de reactie van het vliegtuig groter zijn (hoe stabieler het vliegtuig, hoe heftiger de reactie van de neusstand).

Ik ben het met Ron eens dat te grote stabiliteit op neusstand niet bevorderlijk is voor rustige filmbeelden, dit door de hierboven beschreven reactie op vertikale luchtbewegingen.
Het vreemde is ook dat een zeer stabiel vliegtuig bij rustig weer supermakkelijk vliegt, maar bij turbulent weer bijna niet te vliegen is.

 

Ik denk dat ik het nu wel redelijk kan volgen, dank heren voor de uitleg.

Max.

 

turbulentie is slechts besturing van buitenaf, stabiliteit is reactie op veranderende luchtstromen van buitenaf. een kist die reageert op veranderende stroming om het heen voor stabiliteit, zal ook reageren op turbulentie.
wat heel goed is voor stabiliteit is een hoge demping, door lichte uiteinden.
ook dit is natuurlijk wel weer gevoeliger voor turbulentie.

ook is het zo, omdat stabiele kisten rechtop en langzaam willen (dus hoger in wezen)
dat ze zelfstandig hoogte uit bepaalde volgorden van luchtstromingverandering kunnen halen als die extern toegebracht worden. als je dit uitbuit krijgt de kist regelrechte thermiek geilheid lol maar je moet hem dan wel weer zelf door turbulentie heenboksen. is te doen.
dit is ook weer op verschillende assen te splitsen, zo had ik bijv. eens een hotliner
thermiekvriendelijker gemaakt door iets pitch stabiliteit, terwijl de andere assen natuurlijk net zo neutraal als voorheen waren.
waar zo'n kist normaal eigenlijk door thermiek heen knalt als een kanonskogel, gaf deze heel netjes door subtiele (soms niet) snelheids en pitch verandering aan waar hoogte te winnen valt. het meest duidelijke was het invliegen van een steeds sterker dalende luchtstroom (komt overeen met het verticaal omhoog lanceren van een pitch stabiele kist met romp horizontaal, die wil dan achterover) waardoor ik met half laag ofzo maar net die kist vooruitkreeg lol.
omgekeerd, worden stabiele kisten als je echt thermiek invliegt iets sneller (ze kantelen hun lift naar voren om de energie eruit te halen zonder meteen stijgen, en wanneer je weer langzamere lucht invliegt gaan ze met die oversnelheid hoogte winnen. je zou kunnen zeggen dat de winst door voorwaarts versnellen groter is dan door meteen klimmen, gaat door meer lucht(let dus op dat de thermiek is waar de kist sneller gaat, met neus beneden, en niet dus later als de kist echt iet omhoog gaat, in dit geval), (neutrale kisten die niet hun pitch bijdraaien klimmen wel gewoon meteen, maar toch even minder dynamische winst (tenzij je zelf met de vingers dit uitvoerd of per accellerometer en boordcomputer)). dit kun je irritant vinden aan een kist (gevoelig voor turbulentie etc.)
maar in wezen helpt ie hoogte winnen, zelf.
ik vind het leuk en fijn vliegen.


trouwens,, van Fauvel kisten (die bemande ongepijlde nurflugel zwevers) was bekend dat ze weinig verticale G krachten genereerden in turbulentie. dus doordat hun pitch de turbulentie een beetje volgt in wezen. stabiel en weinig traagheid.

deze kisten zullen dan ook heerlijk actief thermieken wat dat betreft zou ik denken.