Czy naprawdę?

W samolotach górnopłatowych środek podnoszenia znajduje się powyżej środka ciężkości. Nie zwiększy to stabilności, gdy samolot przechyli się, jednak, jak słusznie powiesz, pomoże, gdy samolot znajdzie się w ślizgu bocznym. Aby utrzymać kadłub pod kątem do przepływu powietrza, skrzydło musi teraz utworzyć boczny element nośny, który robi latając pod kątem do poziomu. Ten kąt przechyłu samolotu przesunie środek ciężkości na boki, więc nie znajduje się dokładnie poniżej środka siły nośnej, ale jest przesunięty w bok. To boczne przesunięcie wydaje się wytwarzać moment toczenia, który działa pod kątem przechylenia.

Poniżej naszkicowałem główne siły w ślizgu bocznym. Zwróć uwagę, że samolot ma składową prędkości bocznej, która wytwarza siłę boczną na kadłubie i ogonie (kolor zielony), której musi przeciwdziałać boczna składowa siły nośnej (niebieska).

Krótki Sandringham na ślizgu bocznym (na podstawie tego źródła)

Ale nadal ciężarek (czarny) atakuje w środku ciężkości, więc nie będzie przechylać samolotu, a podnośnik znajduje się w pionowej płaszczyźnie symetrii, więc również nie spowoduje momentu toczenia. Ergo, nie mamy efektu stabilizującego ze względu na położenie górnopłata!

W ślizgu bocznym górnopłatu nasadka nawietrzna zobaczy lekko zwiększony kąt natarcia, podczas gdy nasada zawietrzna skrzydła doświadczy zmniejszonego kąta natarcia z powodu przepływu krzyżowego wokół kadłuba. To rzeczywiście stworzyłoby moment kołysania, ponieważ przesunąłby środek siły nośnej na boki, poza płaszczyznę symetrii. W statycznym ślizgu pilot odchyla lotki w celu utrzymania kąta przechylenia, a ster w celu utrzymania ślizgu bocznego, przesuwając wektor siły nośnej z powrotem do pionowej płaszczyzny symetrii. Teraz stabilizujący efekt asymetrii podnoszenia jest celowo anulowany przez pilota!

Jednak w dolnopłatach osiąga się to poprzez dodanie dwuściennego. Dlatego dolnopłat może być z łatwością tak stabilny jak górnopłat w ślizgu bocznym.

Zauważysz, że boczna siła aerodynamiczna (zielona) działa powyżej środka ciężkości i także wytwarza korygujący moment toczny. Jest to podyktowane umiejscowieniem pionowego ogona, które w niewielkim stopniu przyczynia się do położenia środka ciężkości, ale powoduje znaczny udział siły bocznej (zmniejszonej jednak w przypadku ślizgu przez wychylenie steru). Ten moment kołysania jest jednak prawie niezależny od położenia skrzydła. W dolnopłatach środek ciężkości będzie w sumie niższy, zwłaszcza gdy silniki są zamontowane na skrzydle, więc udział momentu toczącego ogona pionowego jest nieco wyższy. Efekt jest niewielki w ślizgu bocznym, ponieważ wychylenie steru oznacza, że ​​kadłub przenosi większość siły bocznej. I to nie jest efekt wahadła , o który pytałeś i który nie istnieje .

W sterowcach efekt wahadła jest rzeczywisty jednak: Ponieważ wyporność zawsze działa przeciw grawitacji, boczne przesunięcie ciężkiej gondoli spowoduje powstanie momentu pionowego, tak jak w przypadku wahadła. Podczas skrętu ciężka gondola będzie ciągnięta na boki przez siły odśrodkowe i sterowiec będzie się toczył. Ponieważ zwrot jest wydawany za pomocą steru, obrót da sterowi mały moment skierowany nosem w dół, który musi zostać skompensowany przez polecenie steru wysokości dziobem do góry. Efekt wahadła zapewni, że gondola znajdzie się w najniższym punkcie lotu prostego.

PS: Dzięki podpowiedzi @ kepler22b odkryłem teraz stronę z efektem kilu na Wikipedii. Wspomina również o efekcie wahadła i nazywa wkład kadłuba w efekt dwuścienny. Człowieku, jeśli kiedykolwiek odbędzie się konkurs na najbardziej mylącą nazwę efektu, to będzie to zwycięska praca.

Wahadło to masa zamontowana poniżej punktu zawiasu, więc ustabilizuje się w dolnym położeniu. Latający samolot nie ma zawiasów , więc cały ruch odbywa się wokół środka ciężkości. Po prostu nie ma efektu wahadła w samolotach.

Aby mieć na to prosty sens, możemy wziąć pod uwagę, że kiedy górnopłat jest poślizgiem bocznym w prawo, jak pokazano na rysunku, istnieje obszar wysokiego ciśnienia w pobliżu kadłuba poniżej prawego skrzydła (skrzydło nawietrzne, kierunek od nadciągający wiatr) i obszar niskiego ciśnienia po drugiej stronie.

To zwiększy siłę nośną prawego skrzydła i zmniejszy siłę nośną lewego skrzydła, więc zostanie wytworzony moment, w którym spróbuje się wycofać samolot do normalnej pozycji.

Uwielbiam diagramy. Czy spadochron również nie ma stabilności wahadła?

Spróbuj budować szybowce z podstaw. To, czego możesz się nauczyć z papieru, kleju i balsy, jest niesamowite!

Tak, górnopłat ma stabilność wahadła, podobnie jak HANG GLIDER! Prawdę mówiąc, dostosowanie się lotni do (wahadłowego) przesunięcia ciężaru ELIMINUJE potrzebę powierzchni sterowych!

Efekt wahadła nie może być opisany aerodynamicznie, ponieważ NIE jest to siła aerodynamiczna! To ciężka lekcja dla ludzi, którzy próbują „wyciąć” CG, który jest zbyt daleko wstecz.

W szybowcach budowanych z podstaw uczy się przy wyższych prędkościach, rządzą siłami aerodynamicznymi, ale gdy ktoś zwalnia, rozkład masy ma coraz większe znaczenie. W samolocie, w locie prostym i poziomym, CG zawsze będzie się starać być bezpośrednio pod CL.

Na latającej łodzi przełamanie elementów podnośnika w dół do pionu i poziomu może pomóc w wyjaśnieniu tego problemu. Aby „efekt wahadła” zadziałał, ciężar znajdujący się pod środkiem podnoszenia (np. podwozie) jest przemieszczany. bezpośrednio pod środkiem windy. Gdy samolot się toczy, środek podnoszenia względem środka ciężkości może się zmieniać. Łatwiej zobaczyć w lotni lub sterowcu, ale nadal jest obecny w górnopłatach.