Frage:
Wenn das Profil eines Flügels ein Flugzeug nach oben zieht, warum können Flugzeuge dann umgekehrt fliegen?
Krumelur
2014-01-19 16:38:32 UTC
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Ich vereinfache hier, aber jede Einführung in das Fliegen zeigt uns, dass das Profil eines Flügels zu einem geringeren Druck auf der Oberseite des Flügels führt, daher werden der Flügel und das daran befestigte Flugzeug nach oben gezogen.

Also gut.

Wie erklärt das ein Flugzeug, das invertiert fliegt? Wenn die Erklärung richtig wäre, würde sich das Flugzeug in Richtung Erde ziehen.

obligatorische XKCD: http://xkcd.com/803/
Fünf antworten:
#1
+25
yankeekilo
2014-01-19 17:45:00 UTC
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Normalerweise ist ein Tragflächenprofil für die beste Auftriebs- / Widerstandseffizienz (L / D) für ein bestimmtes Flugprofil optimiert (normalerweise ein Kompromiss). Da die meiste Zeit für die meisten Flugzeuge mit invertiertem Flug kein Problem darstellt, erhalten Sie ein Tragflächenprofil, das für den aufrechten Flug optimiert ist. Dies wird am besten mit asymmetrischen Geometrien erreicht.

Allerdings Abhängig vom Anstellwinkel kann (und wird) jedes Tragflächenprofil einen "negativen" Auftrieb erzeugen, der nur viel weniger effizient ist als für das optimierte Regime, was zu einem erhöhten Luftwiderstand führt.

Der gewünschte Anstellwinkel für herkömmliche aerodynamisch gesteuerte Flugzeuge wird vom Aufzug aufrechterhalten. Bei symmetrischen Tragflächen, die üblicherweise für Kunstflugzeuge verwendet werden, ist die Leistung für aufrechten und umgekehrten Flug ziemlich ähnlich. Bei 99% aller anderen Tragflächen funktioniert der umgekehrte Flug bis zu einem bestimmten Punkt, abhängig von der verfügbaren Leistung, dem Schwerpunkt, dem maximalen Auftrieb und den Ruderkräften, die vor dem Abwürgen verfügbar sind. Infolgedessen kann für einige Flugzeuge ein stabiler umgekehrter Flug nicht aufrechterhalten werden, während dies für andere möglich sein könnte (jedoch mit unterschiedlicher Beeinträchtigung der Leistung, der Stallgeschwindigkeit usw.). Die aerodynamische Möglichkeit des umgekehrten Fluges ist natürlich durch strukturelle und andere Überlegungen begrenzt

Es gibt keinen "negativen Auftrieb". Der Flügel erzeugt eine Kraft (Auftrieb), die der Beschleunigung einer Luftmasse vom Flugweg weg multipliziert mit der Masse dieser Luft entspricht. Um im Horizontalflug zu fliegen, ist dieser Beschleunigungsvektor Masse x gleich und der Beschleunigung der Schwerkraft entgegengesetzt. Es ist wichtig nicht, wenn die glänzende Seite des Flugzeugs zum Himmel oder zum Boden zeigt.
@JimInTexas also die Anführungszeichen.
@JimInTexas Natürlich gibt es so etwas wie einen negativen Auftrieb. Kraft ist eine Vektorgröße, die sowohl eine Richtung als auch eine Größe hat. Damit die Richtung sinnvoll ist, muss sie in Bezug auf einen Referenzrahmen definiert werden. Die Definition relativ zum Tragflächenprofil ist im Allgemeinen für die Aerodynamik am nützlichsten. Im Allgemeinen wird dieser Bezugsrahmen so definiert, dass "die glänzende Seite" als positiv angesehen wird. Somit ist bei AoA, so dass ein Auftrieb in die andere Richtung erzeugt wird (unabhängig von der Ausrichtung der Folie in Bezug auf den Boden), der Auftriebsvektor tatsächlich negativ.
@reirab Vielleicht sollte ich an dieser Antwort arbeiten, um etwas Unschärfe zu beseitigen - oder Sie können sie gerne bearbeiten.
@yankeekilo Die Antwort scheint mir in Ordnung zu sein. Ich habe nur Jims Kommentar angesprochen.
@reirab geschätzt: D.
#2
+11
Marcks Thomas
2014-01-19 19:58:05 UTC
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Diese Beziehung zwischen der Krümmung eines Flügels und einer Druckdifferenz auf beiden Seiten ist oft Teil der Erklärung für die gleiche Laufzeit. Luft auf der gekrümmten Seite muss in der gleichen Zeit eine längere Strecke zurücklegen, geht also schneller, was zu einem geringeren Druck führt. Diese Erklärung ist sehr häufig und völlig falsch.

Im normalen Flug führt das Aufstellen der Nase dazu, dass das Flugzeug steigt, da die Flügel in einem steileren Winkel auf die Luft treffen. Der Auftrieb nimmt zu. Es ist sinnvoll, dass das Drehen der Flügel in die entgegengesetzte Richtung den Auftrieb verringert. Richten Sie die Nase weit genug nach unten, und die Flügel erzeugen überhaupt keinen Auftrieb. Darüber hinaus wird der erzeugte Auftrieb negativ und die Flügel beginnen, das Flugzeug nach unten zu ziehen.

Während unseres hypothetischen Manövers hat sich unsere Haltung um etwa 10 ° geändert. Das fliegt noch nicht genau auf den Kopf, die gebogene Seite der Flügel war die ganze Zeit oben. Ob der Auftrieb ebenfalls nach oben zeigte oder nicht, hing vom Winkel ab, in dem die Flügel auf die Luft treffen, vom Anstellwinkel.

Gleiches gilt für den umgekehrten Flug. Wenn wir uns in einer Haltung befinden, in der die Flügel uns nach unten ziehen, heben wir die Nase. Zuerst verschwindet der Abwärtshub und bei höheren Anstellwinkeln zeigt er nach oben und wird größer. Bei ausreichenden Fluggeschwindigkeiten und Anstellwinkeln haben wir genug Auftrieb, um die Höhe auf dem Kopf zu halten.

Warum müssen Flügel überhaupt gebogen werden? Sie tun es nicht. Flache Flügel bieten auch Auftrieb bei Anstellwinkeln ungleich Null und sind perfekt verwendbar, aber nicht sehr effizient. Richtig geformte Tragflächen sorgen für mehr Auftrieb und weniger Luftwiderstand. Um herauszufinden, warum, konsultieren Sie eine genauere Erklärung, wie Flugzeuge wirklich fliegen.

Siehe mein Follow-up: http://aviation.stackexchange.com/questions/1157/why-is-the-wrong-explanation-of-air-travels-a-longer-distance-and-creates-a-lif
Ich weiß, dass diese Antwort über ein Jahr alt ist, aber ich muss Marcks dafür loben, dass er eine Antwort gefunden (oder gefunden) hat, die „wahrer“ und dennoch verständlicher ist.
There's even a nice GIF demonstrating that the "equal time of flight" is simply false: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/99/Karman_trefftz.gif
Zu Ihrer Information. Der T-38 Flügel ist symmetrisch. d.h. es gibt keinen "zusätzlichen Abstand" für den Luftstrom über die Oberseite des Flügels. Im Horizontalflug befindet sich das Flugzeug jedoch tatsächlich um 2-3 Grad nach oben.
@romkyns [Dieses Video] (https://www.youtube.com/watch?v=e0l31p6RIaY) ist eine bessere Demonstration, da es eine tatsächliche physische Einrichtung zeigt. Die Punkte in diesem GIF könnten so programmiert sein, dass sie sich überhaupt bewegen. (OK, sie scheinen eine genaue Darstellung zu sein, aber animierte Punkte folgen dem Willen ihres Animators.)
#3
+3
OrangeDog
2015-02-05 21:30:24 UTC
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Kurze Antwort ist diese Erklärung ist falsch. Wie Flugzeuge tatsächlich Auftrieb erzeugen, ist weitaus komplizierter.

#4
+1
Captn
2015-02-05 14:09:38 UTC
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Bernoullis Prinzip (Tragflächenform) ist nur eine der Auftriebskräfte.

Ebenso wichtig ist die Durchbiegung (Newtonsches Gesetz) und bei Propellerflugzeugen der beschleunigte Luftstrom.

Bitte erwägen Sie, Ihre Antwort zu erweitern. Im gegenwärtigen Zustand ist es korrekt, aber zu allgemein, um nützlich zu sein, wenn der Leser mit dem Thema nicht vertraut ist.
Newtons Gesetz des Aufzugs ist einfach falsch. Bei Hyperschallgeschwindigkeit beginnt es richtig zu werden, aber bei den niedrigen Geschwindigkeiten hatte Newton gedacht, er habe nur geraten, was passiert, und falsch geraten. Vielleicht meinst du Newtons erstes Bewegungsgesetz? Dann wäre es aufschlussreicher, von einer Impulsübertragung zwischen Flugzeug und Luft zu sprechen.
#5
+1
amI
2015-10-08 02:08:11 UTC
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"Newtonscher" Auftrieb ist die Aufwärtsreaktion des Flügels auf seine Abwärtsablenkung des Luftstroms. Der effizienteste Weg, den Luftstrom abzulenken, ist eine allmähliche Beschleunigung, die durch eine konkave untere Oberfläche erreicht wird. Die Form der oberen Oberfläche muss eine vorzeitige "Trennung" (chaotische Vakuumwirbel) des oberen Luftstroms verhindern. Ein symmetrischer Flügel kann den Luftstrom je nach Anstellwinkel immer noch ablenken. Es hat den gleichen Hub und Widerstand, egal ob mit der rechten Seite nach oben oder umgekehrt, was nicht so effizient ist wie ein normaler Flügel mit der rechten Seite nach oben, aber besser als ein umgekehrter normaler Flügel.



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