Влияние центровки на нагрузку на крыло.
Самое интересное, что никто до сих пор с линейкой и калькулятором в руках не оценил влияние изменения центра тяжести на полную нагрузку на крыло, включающую силу компенсации стабилизатора.
Сразу скажу, что влияние в диапазоне допустимых центровок, в общем-то, пренебрежимо мало 😃
А вот с другого конца… 😃
Возможно этого никто не сделал потому, что с линейкой и калькулятором не просто оценить влияние изменения центровки.
Я бы сразу не сказал, что влияние пренебрежимо мало.
Например для транспортного самолета массой 154 тонны уравновешивающие нагрузки на ГО находятся в пределах от 8 до 22 тонн в зависимости от центровки.
То есть они меняются на 14 тонн, а это почти 10% от массы самолета. И это довольно много.
Конечно это просто пример, но все же.
Ну, т.е. ответа нет? Чего было тогда задавать вопрос?
Хоть Вы и не теоретик (кстати, в понимании механизма происходящих явлений не только качественно, но и в умении оценить их количественно ничего зазорного нет), Ваша “киношка” сугубо теоретическая, в реальной жизни такого просто не может быть.
Ну вы же должны понимать, что это уже не задача статики, а задача динамики. Причем когда самолет будет разворачивать хвостом вниз, то никакого обтекания не будет. В какой момент произойдет срыв оценить тоже не просто. В общем задача далеко не тривиальная, и просить ее решать не стоит.
Но попробовать примерно объяснить это явление можно. Причем применительно к пилотажкам с симметричным профилем. Так как профиль симметричный, соответственно можно считать, что фокус и цд крыла совпадают. Если сильно загрузить хвост модели, то рычаг (предположим, что цм позади цд) от цм до фокуса увеличится.
Ну и при маневрах с большими перегрузками за счет этого будут возникать большие крутящие моменты. И по инерции самолет будет опускать хвост вниз.
Ну как то так, надеюсь понятно.
Возможно этого никто не сделал потому, что с линейкой и калькулятором не просто оценить влияние изменения центровки.
Я бы сразу не сказал, что влияние пренебрежимо мало.
Метровый пенолет, вес ~500 грамм (Zoom, RC Factory, etc).
Расстояние от передней кромки крыла (у фюзеляжа) до центра давления ~14 см.
Расстояние от ЦД до фокуса стабилизатора ~53см.
Допустимая центровка - 9 … 11 см от передней кромки крыла (у фюзеляжа).
Итого имеем:
500 * (14-11) / 53 = 28,3 г.
500 * (14-10) / 53 = 37,7 г.
500 * (14-9) / 53 = 47,2 г.
Т.е. между крайними передней и задней центровкой разница в 19 грамм (3.8 % веса).
Зато нагрузка на стаб увеличилась почти в 1.7 раза.
(предположим, что цм позади цд)
Сие противоречит условию устойчивости, цм всегда впереди (по полету) цм.
<…> И по инерции самолет будет опускать хвост вниз.
Ну как то так, надеюсь понятно.
longman, спасибо за внимание к этому вопросу, но сам вопрос был не почему модель может перевернуться “на хвост”.
В контексте развернувшейся дискуссии об изменении аэродинамических сил, нагружающих собственно крыло, при изменении центровки и роли стабилизатора в этом процессе Вы можете объяснить, почему при выходе из отвесного пикирования крыло модели с передней центровкой ломается, а у той же модели, но с задней, - нет?
На практике крыло либо сломается в обоих случаях, либо нет, но тоже в обоих. И изменение центровки тут абсолютно фиолетово.
Я думаю, что ситуация “отвесное пике на полном газу” вообще плохо поддается обсуждению вне конкретного самолета или хотя бы типа самолета. Особенно если говорить про “крыло ломается” и прочие моменты связанные с прочностью. В таком пике можно и V(NE) превысить 😃
Вы можете объяснить, почему при выходе из отвесного пикирования крыло модели с передней центровкой ломается, а у той же модели, но с задней, - нет?
Траектория выхода одинаковая?
Просто реакция передней и задней центровки на ручку полностью на себя будет отличаться кардинально => на крыло будут действовать разные силы и разное время.
С тем же успехом с предельно задней центровкой можно на полном ходу провернуть крыло поперёк потоку и разделить самолёт на 3 части… А если у крыла хватит прочности перенести ударную нагрузку, то после срыва сила будет гораздо меньше, чем если с передней центровкой медленно выруливать по дуге с постоянной нехилой перегрузкой.
Самое интересное, что никто до сих пор с линейкой и калькулятором в руках не оценил влияние изменения центра тяжести на полную нагрузку на крыло, включающую силу компенсации стабилизатора.
Да я пердлагал в самом начале, даже циферки привёл… Но тогда мне сказали что “большая пилотажка весит аж 20 кг, а не 1 как в моём примере” -__-
Такчто с полкило темболее не прокатит.
Сие противоречит условию устойчивости, цм всегда впереди (по полету) цм.
1.это я для примера так взял, не обращая внимания на устойчивость
2. Критерий устойчивости: фокус самолета позади цм, а не центр давления крыла позади цм. То есть фокус крыла может быть перед ц.м , но при этом самолет будет устойчив.
Метровый пенолет, вес ~500 грамм (Zoom, RC Factory, etc).
Расстояние от передней кромки крыла (у фюзеляжа) до центра давления ~14 см.
Расстояние от ЦД до фокуса стабилизатора ~53см.
Допустимая центровка - 9 … 11 см от передней кромки крыла (у фюзеляжа).
Т.е. между крайними передней и задней центровкой разница в 19 грамм (3.8 % веса).
Зато нагрузка на стаб увеличилась почти в 1.7 раза.
Как вы определили расстояния от передней кромки до центров давления и фокусов?
14 - это центр давления самолета или крыла?
А так еще нужно учесть, какие нормальные перегрузки испытывает самолет, и эти цифры увеличатся в разы.
То есть если брать маневр с установившейся нормальной перегрузкой 10.
Ну и диапазон допустимых центровок можно и побольше взять.
longman, спасибо за внимание к этому вопросу
Всегда пожалуйста))
Ну опять же, если все это дело представить, как маневр с установившейся нормальной перегрузкой, то поскольку перегрузка очень большая, то и разница будет тоже большой.
Но это до срыва.
По поводу того что после, мне сложно что либо сказать, поскольку я не аэродинамик, и всех тонкостей аэродинамики не знаю. Постараюсь на работе посмотреть что в книгах на этот счет пишут.
Траектория выхода одинаковая?
Просто реакция передней и задней центровки на ручку полностью на себя будет отличаться кардинально => на крыло будут действовать разные силы и разное время.
С тем же успехом с предельно задней центровкой можно на полном ходу провернуть крыло поперёк потоку и разделить самолёт на 3 части… А если у крыла хватит прочности перенести ударную нагрузку, то после срыва сила будет гораздо меньше, чем если с передней центровкой медленно выруливать по дуге с постоянной нехилой перегрузкой.
Зачем изобретать давно изобретенное. Есть авиационные нормы прочности, там определены расчетные случаи при которых конструкция испытывает максимальные нагрузки. Для выхода из пикирования это случаи А и А" (А штрих). Случай А это выход из пикирования с максимальной эксплуатационной перегрузкой и максимальным углом атаки, Случай А" - выход с максимальной эксплуатационной перегрузкой и максимально допустимой скоростью.
Есть авиационные нормы прочности
А ещё есть авиационные нормы допустимых центровок 1х1 ЛА.
Даже на самых безбашенных пилотажках (лично копался в двух экстрах 330 и питтсе s2c) центровка сильно передняя из соображений безопастности и дуракоупорности. А значит случай модельной сильно задней центровки в авиационных нормах прочности не рассматривается за ненадобностью.
Нет, сам я эти нагрузки не считал и на сколько они отличаются при предельно передней и предельно задней центровке с полной уверенностью сказать не могу, но вот время их воздействия точно может будет отличаться в разы.
Нагрузка увеличится только на время балансировки. Как только наступит горизонтальный сбалансированный полет нагрузка на крыло вернется к первоначальной, ибо общая масса лайнера не менялась и при одинаковой перегрузке (хоть пассажиры на край консоли вылезут) она останется такой же, вне зависимости от центровки. Нагрузка это отношение веса к площади крыла. При одной и той же перегрузке вес будет одинаковым… А шарнирный момент на ГО конечно несколько увеличится
Игорь, я все проверяю перед тем как писать. Сделай своему классно летающему самолету переднюю до жути центровку. Сделай расходы побольше для компенсации этой центровки. (Все знают, что расходов может не хватить.) Все. Теперь взлетай и в каждом повороте ты будешь его терять, как будто он стал тяжелее. Все дело в том, что он и стал тяжелее - морду ему давит вес, а на хвост ему давишь ты - ручками. 😃 И даже когда выровняешь - ощущения веса на ручках останутся. Если давить и впереди и сзади, наивно полагать, что нагрузка на крыло не изменится.
Сделай своему классно летающему самолету переднюю до жути центровку. Сделай расходы побольше для компенсации этой центровки. (Все знают, что расходов может не хватить.) Все. Теперь взлетай и в каждом повороте ты будешь его терять, как будто он стал тяжелее.
Опять путаете нагрузку с устойчивостью-управляемостью…
Что-то мне подсказывает, наверно опыт полёта на перегруженных в два раза моделях, что если на классно летающий самолёт нагрузить 20-30% лишнего веса без изменения центровки, то результат будет ни капли не похож на лишний вес от смещения центровки при сохранении массы.
Нагрузка увеличивается, но поведение в воздухе меняет совсем не она.
А значит случай модельной сильно задней центровки в авиационных нормах прочности не рассматривается за ненадобностью.
Речь идет о допустимом диапазоне центровок для данного типа самолета.
Сделай своему классно летающему самолету переднюю до жути центровку.
Маэстро, определитесь, пожалуйста, о каких центровках мы говорим. О допустимых или нет.
По поводу Вашего вопроса, с которого эта тема началась. Да Полная нагрузка на крыло при передней центровке больше, чем при задней, но модель, за счет большего расстояния между ЦТ и ЦД ведет себя стабильнее, к тому же, модель с передней цнтровкой, как правило(тут уже многое от аэродинамики зависит), при задирании носа не валится на крыло, а опускает нос и разгоняется, из такого положения неопытному пилоту вырулить проще, чем если бы при резком маневре модель развернулась хвостом вперед.
Опять путаете нагрузку с устойчивостью-управляемостью…
Что-то мне подсказывает, наверно опыт полёта на перегруженных в два раза моделях, что если на классно летающий самолёт нагрузить 20-30% лишнего веса без изменения центровки, то результат будет ни капли не похож на лишний вес от смещения центровки при сохранении массы.
Нагрузка увеличивается, но поведение в воздухе меняет совсем не она.
Интересная мысль. Думаю ответ в том, что при смещении центровки вперед, кроме нагрузки на крыло, всвязи с тем что приходится ее парировать, чудовищно увеличивается еще и сопротивление, и оно то и меняет поведение даже бывает больше чем смещение центровки вперед, но на моделях с большим хвостовым опереньем и большими рулями высоты это не так сильно заметно.
Маэстро, определитесь, пожалуйста, о каких центровках мы говорим. О допустимых или нет.
По поводу Вашего вопроса, с которого эта тема началась. Да Полная нагрузка на крыло при передней центровке больше, чем при задней, но модель, за счет большего расстояния между ЦТ и ЦД ведет себя стабильнее, к тому же, модель с передней цнтровкой, как правило(тут уже многое от аэродинамики зависит), при задирании носа не валится на крыло, а опускает нос и разгоняется, из такого положения неопытному пилоту вырулить проще, чем если бы при резком маневре модель развернулась хвостом вперед.
Все верно, Всеволод. Об этом и речь. Тему поднял, чтобы заострить внимание на излишне передней центровке. Есть допустимые центровки, но часто действуют по принципу “Кашу Маслом Не Испортишь”, стараясь выбрать из всего диапазона самую переднюю и еще добавить чуть- чуть, “для еЩе более стабильного поведения”. Не понимая, что утяжеляют модель. А когда речь идет о моделях, перегруженных, то “устойчивость” оказывает медвежью услугу.
часто действуют по принципу “Кашу Маслом Не Испортишь”, стараясь выбрать из всего диапазона самую переднюю и еще добавить чуть- чуть, “для еЩе более стабильного поведения”.
На счет центровки, мне кажется, сейчас не очень то кто то заморачивается. Многие исходят из принципа “если вместо 50Вт двигателя воткнуть 500, то точно полетит. И даже лучше!”
Многие исходят из принципа “если вместо 50Вт двигателя воткнуть 500, то точно полетит. И даже лучше!”
Вот это точно от центровки не помогает… Сам рулю фанджетом весом 800 грамм с движком 1 КВт.
С тянущим винтом и хорошим обдувом рулей должно быть по лучше, но с толкающим точно не прокатит.
модель с передней цнтровкой, как правило(тут уже многое от аэродинамики зависит), при задирании носа не валится на крыло, а опускает нос и разгоняется.
А с другой стороны модель с передней центровкой сильнее реагирует на внешние воздействия, при встречном порыве резко задирает нос, резко реагирует тангажом на изменение скорости. При полете на спине надо сильно РВ от себя давать.
Недавно случайно провел эксперимент. После взлета с руки заметил что модель как-то не так управляется, не выходит сама из пикирования и кабрирования. Какой угол тангажа установил такой и держит. После посадки обнаружил что аккумулятор сильно смещен к хвосту от нормального положения. То есть модель имела нейтральную центровку. При этом я не заметил какого-то дискомфорта в управлении, немного непривычно было, не более того.
При полете на спине надо сильно РВ от себя давать.
Переднюю центровку обычно новичкам рекомендуют, дабы на хвост при взятии ручки на себя не сели. Те, кто начинает всякие ножи-петли-обратные полеты выполнять сами уже прекрасно знают, какая центровка им нужна.
После взлета с руки заметил что модель как-то не так управляется, не выходит сама из пикирования и кабрирования. Какой угол тангажа установил такой и держит. После посадки обнаружил что аккумулятор сильно смещен к хвосту от нормального положения. То есть модель имела нейтральную центровку. При этом я не заметил какого-то дискомфорта в управлении, немного непривычно было, не более того.
Поздравляю! Вы нашли идеальную центровку вашего самолета.😃
Все. Нашел книгу Энциклопедия пилота, в ней все разжевано. Кушайте. Я и те кто со мной - правы: Чем более передняя центровка - тем больше нагрузка на крыло.
Извините, не удержался…
Немало моделей спасется если все поймут. А то есть многолетние заблуждения - вот что тревожно.
А они еще и деток учат. Совсем плохо. И кричат и топают ногами, что некрасиво. И никто не извинился, что был не прав.
В той же книжке, на той же странице есть одно предложение, на которое Вы, похоже, не обратили внимания, а оно очень важно именно для новичков, и именно потому данное “заблуждение” используется.
При задней центровке снижается устойчивость самолета. Опытному пилоту это, разумеется, хорошо(кстати, не всегда) а вот новичку, который стики от упора до упора дергает, совсем не нужно.
В той же книжке, на той же странице есть одно предложение, на которое Вы, похоже, не обратили внимания, а оно очень важно именно для новичков, и именно потому данное “заблуждение” используется.
При задней центровке снижается устойчивость самолета. Опытному пилоту это, разумеется, хорошо(кстати, не всегда) а вот новичку, который стики от упора до упора дергает, совсем не нужно.
В обсуждении об этом есть. И никто не говорит, что нужна излишне задняя.
Но мало кто знает, что передняя вредна не меньше - речь об этом.
А в чем вред передней как бы оставалось за кадром, и как выяснилось не все знали что происходит.
Более того не все понимают, что вес самолета меняется в фигурах. И что самое страшное даже в большой авиации. В карбюраторах там поплавки и отрицательные перегрузки чреваты, а уж от положительных сколько положили самолетов не счесть. Хотя пилот летел с допустимой скоростью но на маневре самолет упал. Во многих самолетах нет измерителя перегрузки, а при перегрузках самолет тяжелеет не по детски и выходит на срыв, ему не хватает скорости из-за увеличившейся нагрузки на крыло.
Признаюсь сам завалил так одну модельку, на повороте. Тогда то и стал разбираться с этим понятием и двигать центровки на модели и маневрировать и понял все это.
Коллеги, вы уверены, что вас не избило электричество?
Потому как в формуле удельной нагрузки нет чего то такого, как положение ЦТ.
Не путать с удельной нагрузкой. Удельная - она расчетная. В полете же силы меняются.