Wendbaarheid vs. stabiliteit; designkeuzes

  • Topicstarter Topicstarter hezik
  • Startdatum Startdatum
H

hezik

Guest
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:

Untitled-1.jpg


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

noblerutrecht76in4.jpg


en dit:

85mh4.jpg


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

27hq5.jpg

f2bbruno1vo2.jpg


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...
mva3mi8.jpg


Misschien een bekende lokatie? Allemensen, wat waaide het toen....
img5286lvk2005pa4.jpg
 
Eh, de juiste formulie is wel degelijk F=m*a ( = 2e wet van Newton)

Kracht = massa maal arm
 
Bruno van Hoek zei:
noblerutrecht76in4.jpg

[..]
f2bbruno1vo2.jpg
Klik om te vergroten...

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 :D
 
normal_IMG_2075.JPG


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

M= Fr sin alfa
 
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

normal_kracht.jpg



@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

pic4-6.gif


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

The horizontal tail is the main controllable moment contributor to the complete airplane moment curve. A larger horizontal tail will give a more statically stable airplane than a smaller tail (assuming, as is the normal case, that the horizontal tail lies behind the center of gravity of the airplane). Of course, its distance from the center of gravity is important. The farther away from the center of gravity it is, the more it enhances the static stability of the airplane. The tail efficiency factor depends on the tail location with respect to the airplane wake and slipstream of the engine, and power effects. By design it is made as close to 100 percent efficiency as possible for most static stability.
Klik om te vergroten...

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

The horizontal position of the center of gravity has a great effect on the static stability of the wing, and hence, the entire airplane static stability. If the center of gravity is sufficiently forward of the aerodynamic center, then the airplane is statically stable. If the center of gravity of the airplane is moved toward the tail sufficiently, there is a point—the neutral point—where the moment curve becomes horizontal; this airplane is neutrally stable. If the center of gravity is moved farther back, the moment curve has positive slope, and the airplane is longitudinally unstable. Likewise, if the center of gravity is moved forward toward the nose too far, the pilot will not be able to generate enough force on the tail to raise the angle of attack to achieve the maximum lift coefficient.
Klik om te vergroten...

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.

TH26G1.jpg


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.

TH26G6.jpg


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:
Untitled-1%7E0.jpg
 
Je eerste plaatje was correct. Een stabiel conventioneel vliegtuig heeft een negatieve staartlast.
In bovenstaand plaatje is sprake van een uiterst onstabiele situatie.
 
You must log in or register to reply here.
Back
Top