Pytanie:
Dlaczego szybowiec miałby mieć balast wodny? Jeśli próbuje utrzymać się w powietrzu bez silnika, czy nie byłoby lepiej być tak lekkim, jak to tylko możliwe?
Lnafziger
2014-01-05 21:57:02 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Spojrzałem więc na opis szybowca ASW 27 B i natrafiłem na to stwierdzenie:

Dwa zbiorniki na wodę w skrzydle plus dodatkowe 35 litrów Zbiornik w kadłubie umożliwia ASW 27 B przenoszenie większej ilości balastu wodnego niż jakikolwiek inny 15-metrowy szybowiec, a także daje mu najszerszy zakres obciążeń skrzydeł.

Jeśli szybowiec próbuje utrzymać się w górze, jak tak długo, jak to możliwe, czy nie byłoby lepiej być lekkim? Dlaczego miałbyś dodać balast i móc go zrzucić?

Oprócz wszystkich korzyści związanych z szybkością, zrzucanie balastu na krótko przed lądowaniem zapewnia * wspaniałe * zdjęcia. Czasami był również używany do irytacji konkurentów (^ _-)
@yankeekilo: Haha, dobre punkty!
Próbujesz też latać daleko i szybko, co wymaga energii. A waga + grawitacja to świetny sposób na magazynowanie energii.
Osiem odpowiedzi:
#1
+59
Force
2014-01-06 01:16:04 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Masa nie wpływa na maksymalny dystans, tylko na maksymalną wytrzymałość.

Na przykład wyobraź sobie dwie identyczne płaszczyzny A i B: A waży 50 kg mniej niż B. Zakładając, że bez wiatru (poziomego / pionowego) i prędkość najlepszego lotu, oba szybowce wylądują dokładnie w tym samym miejscu.

Jednak lżejszy samolot A przyleci później niż B, ponieważ prędkość najlepszego ślizgu jest mniejsza niż dla B. Podsumowując, można powiedzieć, że dodatkowa masa zwiększa tylko prędkość przelotową, ale nie dystans podróży.

Zawody szybowcowe to przeważnie trasa, którą trzeba latać w jak najkrótszym czasie. Oznacza to, że jeśli masz wyższą prędkość i najlepszy poślizg, możesz latać szybciej w zawodach.

Jedynym minusem posiadania większej wagi jest to, że Twój trening w termice zostanie zmniejszony, a ze względu na przy większej prędkości trudniej jest wyśrodkować termikę.

Do pewnego stopnia możliwe jest również przesunięcie środka ciężkości (CG) z dodatkowym obciążeniem. Im dalej do rufy, tym większa jest maksymalna odległość. Dzieje się tak, ponieważ wymagany jest mniejszy nacisk ze stabilizatora. (Jeśli środek ciężkości znajduje się na przednim limicie, będziesz musiał pociągnąć drążek sterowy, aby lecieć poziomo, dlatego masz większy opór). Myślę jednak, że jest to raczej pozytywny efekt uboczny i przez większość czasu woda jest używana do szybszego lotu.

Źródło: Jestem pilotem szybowcowym i obecnie prowadzę szkolenie ATPL.

Kolejnym minusem / zastrzeżeniem wyższego obciążenia jest wyższa prędkość przeciągnięcia.
Tak, w pewnym sensie zasugerowałem, że przy „większej prędkości trudniej jest wycentrować termikę”, ale masz absolutną rację. Przez większość czasu wyśrodkowujesz termikę tuż powyżej prędkości przeciągnięcia.
Istnieją dwa czynniki: wyższa prędkość przeciągnięcia i wyższy współczynnik opadania. Oba mają niekorzystny wpływ na krążenie, szczególnie. w słabej / wąskiej termice. Ale wspomniałem o większej prędkości przeciągnięcia głównie ze względu na dodatkową ostrożność, np. blisko terenu (grzbiety) lub w przypadku nagłego lądowania, które może nie dać czasu na prawidłowe zrzucenie.
To dobra odpowiedź, ale jeśli chodzi o CG, większość nowoczesnych szybowców ma specyficzny i inny balast, umieszczony w tylnej części samolotu, a nie w skrzydłach.
W rzeczywistości cięższy szybowiec będzie latał dalej z tej samej wysokości. Wyższe obciążenie skrzydła pozwala latać z wyższą liczbą Reynoldsa, a dla szybowca oznacza to mniejszy opór tarcia.
@PeterKämpf Czy masz do tego źródło?
To odpowiada na pytanie, ale nie dotyczy aerodynamiki: dlaczego cięższy szybowiec ma dużą maksymalną prędkość L / D?
Jedna część mojej odpowiedzi nie jest uwzględniona w tej odpowiedzi: dlaczego miałbyś chcieć zrzucić balast, biorąc pod uwagę wymienione zalety, czy stały balast nie byłby lepszy?
@PeterKampf dlaczego opór tarcia zmniejsza się wraz ze wzrostem prędkości? Myślałem, że jest odwrotnie.
@pericynthion: Masz rację i chciałem powiedzieć współczynnik oporu powietrza. Muszę przeformułować mój komentarz.
Liczba @Force: Reynoldsa rośnie wraz z prędkością, a współczynnik oporu tarcia spada. Latanie z większym obciążeniem skrzydła oznacza latanie z większą prędkością i przy niższym współczynniku oporu tarcia, a zatem lepsze L / D niż w tym samym punkcie biegunowym przy niższej prędkości. To podstawowa aerodynamika - jakiego źródła potrzebujesz?
@PeterKämpf Ah, to ma teraz sens. Dzięki, martwiłem się, że mam podstawowe nieporozumienie :)
@PeterKämpf Jak wskazano w odpowiedzi, zakładam, że oba szybowce lecą _ z prędkością najlepszego ślizgu_
@Force… tak, co oznacza, że ​​leci się szybciej, bo ma większe obciążenie skrzydeł. W swojej odpowiedzi mówisz to samo. Jeśli ktoś przybywa wcześniej w to samo miejsce, * musiał * lecieć szybciej.
@Lnafziger: Ponieważ lądowanie będzie bardziej miękkie, jeśli wcześniej pozbędziesz się dodatkowego ciężaru / masy.
#2
+23
yankeekilo
2014-01-08 04:26:52 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Oprócz innych odpowiedzi spójrzmy na ten diagram L / D (= E) kuszącego DG-1000 z DG Flugzeugbau (ale nie bój się, to prawda dla wszystkich szybowce):

enter image description here

Najlepszy stosunek L / D jest taki sam dla różnych obciążeń skrzydeł, ale występuje przy różnych prędkościach - im większe obciążenie, tym większa prędkość. Możesz również zobaczyć, że minimalna prędkość / prędkość przeciągnięcia jest również wyższa przy wyższych obciążeniach.

Następny wykres przedstawia krzywą biegunową: enter image description here

widać, że minimalna szybkość opadania występuje przy najmniejszym obciążeniu. Im cięższy ładunek, tym dłużej będziesz musiał krążyć w tym samym kominie dla danego wzrostu wysokości.

Obciążenie jest kompromisem między wyższą średnią prędkością a mniej wydajną wspinaczką. W przypadku silnej termiki i / lub długich interwałów poślizgu, optimum zmierza w kierunku więcej, w słabszych warunkach w kierunku mniejszego balastu lub jego braku. Dobrą rzeczą jest to, że możesz zrzucić wodę dość szybko (również częściowo), tak więc w zawodach zwykle masz tendencję do napełniania (i zrzucania w przypadku) zamiast zapalania światła (np. Quintus może do 250 litrów!)

Balast rufowy w pionowym stateczniku jest czasami używany do równoważenia położenia środka ciężkości z przodu spowodowanego wodą w skrzydłach - w zależności od statku, częściowe zrzucenie może być problematyczne.

Oczywiście istnieje wiele filozofii i debat taktycznych dotyczących sporu o „wodę lub brak wody”, ale kiedy już wyprzedzisz identyczny, lżejszy statek z pełnymi skrzydłami i bez utraty wysokości, możesz zobacz, jak fajny może być balast (to znaczy do następnej imprezy).

#3
+13
Peter Kämpf
2017-03-09 02:46:49 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Dostrajam się za ponad 3 lata z opóźnieniem, ponieważ nie jestem w pełni zadowolony z odpowiedzi tutaj. Tak, Lnafziger, jeśli chcesz pozostać jak najdłużej, samolot powinien być jak najlżejszy. Ale czasami trzeba szybko zejść na dół: wtedy dodaje się balast wodny.

Siła ma rację: balast wodny przyspiesza wszystko. Ale jest w tym coś więcej.

Również StallSpin ma dobry punkt: większe obciążenie skrzydeł oznacza mniej zakłóceń powodowanych przez podmuchy.

Ale są też dwa punkty, które należy wziąć pod uwagę:

  1. Większa prędkość oznacza wyższą liczbę Reynoldsa. Ponieważ ta liczba przedstawia stosunek sił bezwładności do sił lepkości, oznacza to, że opór tarcia jest stosunkowo mniejszy. Konsekwencją jest to, że szybowiec z większym obciążeniem skrzydeł naprawdę leci trochę dalej niż lekki szybowiec, gdy oba lecą z największą prędkością L / D. Różnica nie jest ogromna, ale daje cięższemu statkowi kolejną przewagę prędkości, gdy może opuścić ostatni termiczny obrót o jeden obrót wcześniej niż lżejszy szybowiec.

    Ale wyższa liczba Reynoldsa powoduje jeszcze większą różnicę przy niskiej prędkości: Roll kontrola jest znacznie lepsza dzięki balastowi wodnemu. W zakresie liczb Reynoldsa typowym dla zewnętrznego skrzydła szybowca przy niskiej prędkości (znacznie poniżej jednego miliona) wzrost prędkości znacznie poprawia odporność na przeciągnięcie i siłę sterowania.

Friction drag coefficient of a flat plate over Reynolds number
Współczynnik oporu tarcia płaskiej płyty nad liczbą Reynoldsa (zdjęcie źródło). Krzywa dla szybowca znajduje się pomiędzy w pełni laminarnymi i w pełni turbulentnymi. Zwróć uwagę na podwójne osie logarytmiczne.

  1. Taktyka: Balast wodny jest używany głównie w zawodach, a kiedy kilka samolotów korzysta z jednego komina, każdy pilot czeka, aż pozostali odlecą do następnego komina. Obserwowanie innych mówi jej / mu, gdzie jest najlepsza trasa do minimalnej utraty wysokości. To sprawia, że ​​nawet najwyżsi piloci w termice otwierają hamulce prędkości, tylko po to, aby najpierw uniknąć opuszczenia termika. W przypadku balastu wodnego prędkość wznoszenia jest zmniejszona (większe opadanie i większy promień skrętu powodują znaczne zmniejszenie prędkości wznoszenia szybowca), więc pilot z balastem wodnym będzie miał nawet przewagę taktyczną w fazie wznoszenia, latając cięższym statkiem.
bardzo ciekawe szczegóły, jedno pytanie: w samolotach, im cięższy samolot, tym płytsze tempo opadania - jak balast pomaga w szybkim opadaniu w tym scenariuszu?
@ymb1: Nie, cięższe samoloty latają szybciej i szybciej opadają. Nie ma sensu dodawanie balastu w samolocie z napędem, chyba że trzeba poprawić położenie cg.
Przepraszam, myślę, że moje pytanie nie było jasne. Ze względu na ograniczenie komentarzy zadałem [nowe pytanie] (https://aviation.stackexchange.com/q/75181/14897).
Chociaż jest bardzo jasne, że mówisz o ogólnej „potrzebie szybkości”, Twój konkretny komentarz: „Ale czasami musisz zejść szybko: wtedy dodaje się balast wodny”. wydaje się, że spowodował pewne zamieszanie. (Zobacz na przykład https://aviation.stackexchange.com/q/75181/34686). Możesz ewentualnie rozważyć zmianę na coś w rodzaju „Ale czasami trzeba latać szybko. To wtedy dodaje się balast wodny”.
#4
+4
StallSpin
2014-01-06 04:10:22 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Odpowiedź Force jest prawie odpowiedzią , ale weź pod uwagę również masę = bezwładność. Jeśli ważysz więcej, jest mniejsze prawdopodobieństwo, że przeszkadza Ci jakakolwiek siła zewnętrzna (turbulencja). Lżejszy samolot jest łatwiejszy do manewrowania, ale będzie też dużo odbijał.

Nie mogę jednak komentować, jak duży wpływ na szybowiec mają te stateczniki.

Prawdopodobnie dużo, biorąc pod uwagę, że szybowce są generalnie znacznie lżejsze niż samoloty tej samej wielkości z napędem wewnętrznym.
#5
+4
Sula
2015-02-06 08:41:28 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Odpowiedź Siła jest bardzo dobra. Jednak stwierdzenie „dodatkowa masa zwiększa tylko prędkość przelotową, ale nie długość podróży”, prawdziwe dla każdego lotu, nie uwzględnia faktu, że warunki odpowiednie do szybowania zazwyczaj istnieją przez ograniczony czas każdego dnia - a więc zwiększanie prędkości przelotowej zdecydowanie zwiększa dystans.

Argument StallSpina dotyczący zmniejszonego wpływu turbulencji na szybowiec balastowany jest znaczący. Najlepiej widać to podczas lotu nad granią, która przy silnym wietrze może być bardzo szorstka. Szybowiec z balastem, odczuwający mniejsze przyspieszenie narzucane przez wzburzone powietrze, może latać szybciej i niżej, gdzie pozioma składowa wiatru jest mniejsza, co wymaga mniejszego kąta nachylenia kraba.

#6
+3
vsz
2015-10-21 00:43:49 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kolejny czynnik, o którym nie wspominają dotychczasowe odpowiedzi: jeśli latasz samotnie dwumiejscowym szybowcem, możesz dodać balast, aby poprawić środek ciężkości.

Szybowce są lekkie, więc zaginiona osoba może mieć znaczący wpływ na środek ciężkości. Dwumiejscowe są zoptymalizowane do latania z dwiema osobami na pokładzie. Widziałem nawet ołowiany balast używany w nosie szybowca, gdy bardzo chudy i mały kursant leciał z ciężkim instruktorem na tylnym siedzeniu.

Dlatego mam ponad 50 funtów ołowianego śrutu, zaszytego w płócienne torby. Siedzę na nim latając szybowcem. Inni, ciężsi piloci siedzą na czymś innym. Właściwie, z całą powagą, tę odpowiedź można by nieco poprawić, rozszerzając ją na szybowce jednomiejscowe. Praktycznie we wszystkich jednomiejscowych szybowcach pilot znajduje się znacznie przed środkiem ciężkości, dlatego też pilot lekki bardzo często musi nosić balast w miejscu, w którym znajduje się pilot, aby utrzymać środek ciężkości w dopuszczalnym zakresie. Jednak nie do końca o to chodziło w oryginalnym pytaniu.
#7
+1
quiet flyer
2020-03-13 06:23:42 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Oprócz wszystkich dobrych treści we wszystkich innych dobrych odpowiedziach, należy jeszcze wspomnieć o jednym: kiedy masa powietrzna porusza się poziomo i / lub pionowo, stopień szybowania nad ziemią jest inny niż współczynnik schodzenia przez masę powietrzną dlatego też stopień schodzenia po ziemi jest inny niż stosunek L / D.

Podczas szybowania przy czołowym wietrze maksymalny osiągalny współczynnik ślizgu względem podłoża jest wyższy, gdy szybowiec jest ciężki, niż gdy jest lekki . Możesz to łatwo zweryfikować samodzielnie: zaczynając od drugiego diagramu w tej powiązanej odpowiedzi, wydłuż lewą oś poziomą na tyle daleko, aby uwzględnić początek wykresu. Teraz umieść ołówek na punkcie (x = 50 km / h, y = 0). Zaczynając od tego punktu (x = 50 km / h, y = 0), nachylenie linii narysowanej stycznej do krzywej prędkości względem prędkości opadania jest najwyższym osiągalnym współczynnikiem schodzenia przy wietrze czołowym o prędkości 50 km / hw powietrzu, które ani nie wznosi się, ani tonący. Możesz zobaczyć, że linia narysowana styczna do krzywej z balastem jest bardziej płaska (tj. Ma mniejsze nachylenie) niż linia narysowana styczna do krzywej bez balastu.

Kiedy weźmiemy pod uwagę, że gdy szybowiec leci, zadanie powraca do punktu wyjścia w wietrzny dzień, niezmiennie spędza więcej czasu na lataniu z wiatrem czołowym niż z wiatrem tylnym, to nie jest trywialny punkt.

Naturalnie ten efekt jest jeszcze wyraźniejszy, jeśli narysujemy linia styczna od (x = 100 km / h, y = 0), reprezentująca najlepszy osiągalny współczynnik szybowania podczas lotu z wiatrem czołowym 100 km / h.

Podczas szybowania po zboczu miniaturowego szybowca sterowanego radiowo przy silnym wietrze, nierzadko zdarza się spotkać warunki, w których lekko obciążony szybowiec ma trudności z poruszaniem się do przodu i po prostu opada prawie pionowo na ziemię, podczas gdy mocno obciążona wersja tego samego samolotu może latać znacznie bliżej maksymalnego L / Kąta natarcia D, dzięki czemu może ścigać się do przodu z dużą prędkością przy zachowaniu wysokości lub wspinaczka.

Podobnie, jeśli weźmiemy wykres omówiony powyżej i wydłużymy oś y w górę, tak aby rozciągała się na dodatnie wartości dla y, i zaczniemy rysować naszą styczną od punktu (x = 0, y = 0,2 m / s), możemy znaleźć najwyższy możliwy do uzyskania współczynnik schodzenia w stosunku do podłoża w przypadku wiatru zstępującego 0,2 m / s i zerowego wiatru czołowego / tylnego. Ponownie linia narysowana styczna do krzywej obciążonej balastem jest bardziej płaska (tj. Ma mniejsze nachylenie) niż linia narysowana styczna do krzywej bez obciążenia. W przypadku wiatru zstępującego maksymalny możliwy do uzyskania współczynnik poślizgu względem podłoża jest wyższy, gdy szybowiec jest ciężki, niż gdy jest lekki. Ponieważ powietrze między termikami często opada stopień, to też nie jest trywialny punkt. Jednym z przypadków, w których pilot szybowcowy jest najprawdopodobniej zainteresowany maksymalizacją swojego współczynnika szybowania nad ziemią, jest lot w tonącym powietrzu, i w takiej sytuacji balast pomaga.

Tej samej metody można użyć do znalezienia maksymalnego możliwego do uzyskania współczynnika poślizgu względem ziemi w tonącym powietrzu, i obejmującym składową czołowego wiatru. W tym przypadku balast naprawdę bardzo pomaga - maksymalny możliwy do uzyskania współczynnik ślizgu względem podłoża będzie znacznie wyższy w szybowcu balastowanym niż w szybowcu nieobciążonym.

Oczywiście tę odpowiedź można poprawić, podając liczby z narysowanymi na nich odpowiednimi liniami lub linki do innej witryny internetowej, która niezależnie ilustruje ten sam proces - zachowam to na inny dzień.
#8
-3
DanO
2017-03-02 23:37:00 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jedna kwestia, która nie została wyraźnie wymieniona w innych odpowiedziach, dotyczy tego, że w silny, szybujący dzień nikt nie lata w najlepszym przypadku L / D. Załóżmy, że winda jest mocna, a wspinaczka nie stanowi problemu. Balast do maks. Brutto. Płyń między termikami z prędkością 100 węzłów. Prędkość opadania przy tej samej prędkości będzie znacznie wyższa, jeśli nie będzie przenoszony balast.

Możesz to łatwo zobaczyć, sprawdzając diagramy biegunowe zawarte w tej powiązanej odpowiedzi. Spójrz na drugi wykres - wykres prędkości opadania w funkcji prędkości powietrza dla trzech różnych obciążeń skrzydeł. 100 węzłów to około 180 km / h. Przy największym obciążeniu prędkość opadania przy tej prędkości wynosi 1,8 m / s, a przy najmniejszym obciążeniu prędkość opadania przy tej prędkości wynosi 3 m / s. To 66% wyższy wskaźnik tonięcia.

Podczas lotu z pewną prędkością, która jest znacznie wyższa od najlepszej prędkości L / D, balast w rzeczywistości zwiększa odległość, co jest korzystne dla tej samej utraty wysokości.

"* Sprawdź wykres płaszczyzny dla 100 węzłów przy maksymalnej brutto *", byłoby miło, gdybyś mógł dołączyć ten dokument, ponieważ to dziwna rzecz, że zasięg można zwiększyć tylko przez dodanie ciężaru ... jeśli to prawda, komercyjny samoloty przewoziłyby więcej pasażerów na większą odległość przy niższych kosztach.
Aby uwierzyć w tę odpowiedź, będziesz potrzebować bardzo dobrego źródła, aby ją potwierdzić.
Wow, wiele głosów przeciw temu prawdziwemu stwierdzeniu? Głosy przeciw Zgadywaniu są oznaką dokładności na tej stronie. Nic dziwnego, że zrezygnował po jednej odpowiedzi. Poza tym oczywiste jest, że stwierdzenie jest prawdziwe, po prostu patrząc na drugi diagram w tej powiązanej odpowiedzi https://aviation.stackexchange.com/a/698/34686.
@mins - ostatni wiersz Twojego komentarza powyżej jest omówiony w dwóch ostatnich akapitach mojej powiązanej odpowiedzi tutaj https://aviation.stackexchange.com/a/75217/34686
@quietflyer: "* Wow, wiele głosów przeciw temu bardzo prawdziwemu stwierdzeniu? *", Głosy przeciwne prawdopodobnie nie wynikają z tego, że jest to prawda lub fałsz, ale dlatego, że dziwny punkt (im cięższy samolot, tym większy zasięg) nie jest zademonstrowany i dlatego „odpowiedź nie jest przydatna”, co jest obecnym znaczeniem głosów przeciw (myślę, że w przeszłości było inaczej). Porównaj z argumentowaną odpowiedzią Piotra. Może mógłbyś ulepszyć post.
@mins - właściwie zademonstrował to całkiem dobrze; po prostu nie wyjaśnił dokładnie, o którym dokładnie wykresie mówił, a który został podany w innej niedawnej odpowiedzi. Powinno być teraz jasne.
@Notts90supportsMonica - dostępne źródło.


To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...