Ein Kletterflugzeug benötigt weniger aerodynamischen Auftrieb als im Horizontalflug, nicht mehr.

Jetzt habe ich Ihre Aufmerksamkeit, hoffe ich. Der Grund ist ganz einfach:

Auftrieb entspricht Gewicht, und nur weil der Pilot einen anderen Flugbahnwinkel wählt, ändert sich das Gewicht des Flugzeugs nicht. Die Summe aller Hubkräfte muss immer noch das Gewicht ausgleichen, aber beim Aufstieg erhalten Sie einen kleinen Hubbeitrag von den Triebwerken, da ihr Schub genau wie der Rest der Flugzeugzelle nach oben zeigt.

Lassen Sie sich nicht von den vielen Pfeilen und griechischen Buchstaben verwirren. Um im Gleichgewicht zu sein, müssen Auftrieb (L, dunkelblau), Luftwiderstand (D, rot), Schub (T, grün) und Gewicht (m⋅g, schwarz) so addiert werden, dass sie zu einem geschlossenen Vektorlauf kombiniert werden können . Ich habe dies mit den helleren Vektoren um das Gewicht gemacht. Da die Flugbahn nach oben zeigt, zeigt auch der Schub, der jetzt eine kleine vertikale Komponente hat. Der Auftriebsvektor kann jetzt etwas kürzer sein.

Betrachten Sie den Extremfall des vertikalen Aufstiegs: Jetzt unterstützt jeder Schub das Gewicht, und der aerodynamische Auftrieb wird nicht mehr benötigt.

Es gibt einen zweitens viel subtilerer Effekt: Wenn Sie klettern, wird die Luft dünner und die Motorleistung nimmt proportional ab. Bei der gleichen angegebenen Luftgeschwindigkeit verringert das Flugzeug kontinuierlich seine Steiggeschwindigkeit, und diese Verzögerung setzt eine winzige Trägheitskraft frei, die wiederum das Heben erhöht und dem Gewicht entgegenwirkt.

Umgekehrt zu Beginn eines Steigfluges Phase muss das Flugzeug momentan mehr Auftrieb erzeugen, um sich nach oben zu beschleunigen. Nur dann, wenn die Steiggeschwindigkeit zunimmt, muss der Auftrieb größer als das Gewicht sein, um den Trägheitseffekt zu überwinden, der in diesem Moment nach unten wirkt. Für die Supernerds: Wenn Sie das Auftriebsdefizit über die Zeit des oben genannten Effekts und den zusätzlichen Auftrieb über die Zeit für die Steigbeschleunigung integrieren, brechen beide genau ab.

Um Ihre Frage direkt zu beantworten: Um zu klettern, müssen Sie überschüssige Energie und nicht Geschwindigkeit erhöhen. Dies erfolgt normalerweise durch Erhöhen der Motorleistung oder durch Trimmen des Flugzeugs mit einer niedrigeren Geschwindigkeit, bei der der Luftwiderstand geringer ist, sodass beim Klettern mehr Leistung verbleibt. Diese Frage enthält weitere Details dazu, wie Sie ein Flugzeug zum Klettern bringen. Beachten Sie insbesondere die Bucket-Analogie von @ SteveV..

Wenn Sie die kinetische Energie des Flugzeugs als Schubquelle verwenden, kann der gleiche Mechanismus auf instationäre Anstiege angewendet werden, bei denen Geschwindigkeit gegen Höhe getauscht wird, wie bei Segelflugzeugen

Die Nase nach oben ist einfach das Ergebnis einer anderen Flugbahn. Da der erforderliche aerodynamische Auftrieb nahezu gleich ist, ist auch der Anstellwinkel nahezu gleich und das gesamte Flugzeug muss mit der Nase nach oben fliegen. Dies ähnelt einem Auto, das die gleiche Einstellung zur Straße hat, aber wenn Sie bergauf fahren, werden sowohl das Auto als auch die Straße nach oben geneigt.

Diese Analogie bricht zusammen, wenn Sie die Geschwindigkeit ändern - mit niedrigerer Geschwindigkeit fliegen benötigt mehr Anstellwinkel, um immer noch den gleichen Auftrieb zu erzielen, und diese Änderung der Nase nach oben wird Ihrem Einstellungswinkel hinzugefügt.

Berücksichtigen Sie den relativen Luftstrom. Wenn ein Flugzeug nicht klettert, ist der relative Luftstrom horizontal, und daher wird der Winkel, in dem die Luft auf die Flügel trifft, dh der Anstellwinkel, vom Horizont aus gemessen (Fall A im Diagramm). Wenn jedoch ein Flugzeug steigt, wird der relative Wind durch die Steigkomponente der Geschwindigkeit des Flugzeugs nach unten geneigt. Wenn das Flugzeug die Nase nicht nach oben kippt, nähert sich der Anstellwinkel mit zunehmender Steiggeschwindigkeit Null, wodurch Auftrieb und Effizienz verringert werden (Fall B). Daher muss das Flugzeug die Nase nach oben kippen, um den Anstellwinkel beizubehalten ein effizienter Bereich (Fall C). !

Während die Antwort von @Peter Kämpf alles wahr und richtig ist, denke ich, dass sie einen Punkt verfehlt und die Hauptfrage des OP nicht wirklich beantwortet.

Ist es richtig, dass im Grunde genommen nur ein Flugzeug muss zum Steigen beschleunigt werden?

Ja, das ist im Grunde richtig. Eine höhere horizontale Geschwindigkeit erzeugt mehr Auftrieb, sodass das Flugzeug klettern kann. https: //www.grc.nasa.gov/www/k-12/WindTunnel/Activities/lift_formula.html

Aber es ist nicht die einzige Möglichkeit, ein Flugzeug zum Klettern zu bringen. Das Erhöhen der Steigung (bei gleichzeitiger Erhöhung des Schubes) ist das andere und wurde von Peter erklärt.

Was ist effizienter? Ein Flugzeug ist auf optimale Effizienz bei Reisegeschwindigkeit und ebenem Flug ausgelegt. Vielleicht möchten Sie Ihre Geschwindigkeit in einem engen Bereich um dieses Optimum halten. Durch Erhöhen der Fluggeschwindigkeit wird auch der Luftwiderstand (auf das Quadrat von v) erhöht (siehe https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/drageq.html. Der Luftwiderstand ist das, was Sie unbedingt wollen zu minimieren, da Energie vollständig verloren geht (in Wärme umgewandelt wird).

Aus diesem Grund ist es besser, die Tonhöhe / AoA zu erhöhen, während die Fluggeschwindigkeit konstant gehalten wird. Auf diese Weise bleibt der Luftwiderstand ungefähr gleich. Natürlich müssen Sie immer noch mehr Schub (also Energie) bereitstellen, da jetzt ein Teil Ihres Schubes nach unten (und ein Teil Ihres Auftriebs nach hinten) gerichtet ist, aber Sie wandeln diese Energie direkter in die Höhe um, wodurch der Verlust an Luftwiderstand beseitigt wird.

Um Ihre Frage zu beantworten: Ja, es ist möglich, durch Erhöhen der Fluggeschwindigkeit in einer strengen horizontalen Haltung zu klettern, aber es ist energieeffizienter, durch Erhöhen der Steigung zu klettern. (Schub wird in beide Richtungen erhöht)

Sie können diese Frage empirisch beantworten.

Trimmen Sie Ihr Flugzeug für einen geraden und ebenen Flug und stellen Sie die Leistung auf Vy. Schauen Sie sich die KI oder den visuellen Horizont an und beachten Sie die Tonhöheneinstellung.

Stellen Sie nun die Leistung auf die Vy-Steigeinstellung ein und konfigurieren Sie das Flugzeug (Ball, Motorhaubenklappen, Mischung, Stütze usw.) für die Steigkonfiguration, aber fahren Sie den Aufzug nicht nach . Querruder einstellen, um einen geraden Flug aufrechtzuerhalten.

Das Flugzeug wird sich von selbst auf seine Vy-Steigfluglage einstellen.

Ich denke, dass Sie hier den Flugzeugtyp berücksichtigen müssen! Wenn ich ein heißer neuer F-22-Pilot mit einem unerträglichen Schub-Gewichts-Verhältnis bin, der versucht, einige Bösewichte abzufangen, und ich schnell die Höhe erreichen muss, kann man wetten, dass ich die Nase hochlegen und wie eine Rakete fliegen werde.

Aber eigentlich dreht sich alles um Geschwindigkeitsvektoren. Wenn du hoch willst, dann reise hoch! Die Motoren fahren in Richtung der Nase. (Es sei denn, Sie sind der heißeste F-22-Pilot von früher). Bedenken Sie auch, dass Flugzeuge in bestimmten Höhen Geschwindigkeitsbegrenzungen haben und dass ole 'Bernoulli nicht der einzige Grund ist, warum Flugzeuge fliegen. Herr Newton hat auch dazu etwas zu sagen.

Weil der größte Teil des Auftriebs aus dem Anstellwinkel (AoA) der Flügel stammt. Eine höhere AoA bedeutet mehr Auftrieb (bis zu einem gewissen Punkt).

Auch die meisten Flugzeuge werden sich aufgrund der Konstruktion erhöhen, wenn sie die Geschwindigkeit erhöhen.

Als Faustregel und ohne lange technische Erklärung, wie und warum hier eine einfache Antwort ist, die mein 8-jähriger Sohn verstehen könnte. Wenn Sie im Geradeaus- und Geradeausflug die Leistung reduzieren, ohne die Fluglage des Flugzeugs zu ändern, sinkt das Flugzeug ab. Wenn Sie dagegen die Leistung des Flugzeugs erhöhen, steigt es an. Jetzt wird das gleiche Flugzeug ohne Änderung seiner Leistungseinstellungen, wenn Sie seine Fluglage durch Anheben der Nase ändern, langsamer, daher erhöht das Flugzeug mit den gleichen Leistungseinstellungen in der Nase die Geschwindigkeit. Ihre Faustregel lautet also "Kraft ist gleich Höhe" und "Haltung ist gleich Geschwindigkeit". Nehmen Sie eine Flugstunde und probieren Sie es aus, und Sie werden sehen, was ich meine.

Normalerweise ändern Sie in einem Flugzeug Ihre Höhe mit der Kraft. Wenn Sie die Leistung erhöhen, erhöht sich Ihre Höhe. Wenn Sie die Leistung reduzieren, sinkt das Flugzeug ab. In beiden Fällen befindet sich das Flugzeug normalerweise in einem nahezu ebenen Nickwinkel.

Der Grund für dieses Verhalten ist, dass der Flügel permanent um einen bestimmten Betrag nach oben geneigt ist, der als "Sehnenwinkel" oder "Einfallswinkel" bezeichnet wird. Der Winkel wird so gewählt, dass das Flugzeug unter normalen Bedingungen bei mittlerer Leistung auf der gleichen Höhe bleibt. Wenn die Flügel flach wären, würde das Flugzeug dazu neigen, ständig abzusinken.

Die Hauptausnahme zu den oben genannten ist, wenn Sie abheben und aus Sicherheitsgründen schnell an Höhe gewinnen möchten. In diesem Fall wird der Steuerknüppel oder das Joch zurückgezogen und das Flugzeug kippt nach oben und steigt schnell an. Was dies verursacht, ist der Aufzug (oder horizontale Stabilisator), der sich am Heck des Flugzeugs befindet:

Mit dem Aufzug kann der Pilot die Neigung der Flügel ändern . Je mehr Flügelfläche der Luft ausgesetzt ist, desto größer ist die Aufwärtskraft. Sie können dies selbst demonstrieren, indem Sie Ihre Hand vor das Fenster eines schnell fahrenden Autos halten. Wenn Sie Ihre Hand gerade halten und dann die Vorderkante nach oben neigen, wird Ihre Hand vom Wind nach oben gedrückt und umgekehrt. Wenn Sie die Vorderkante Ihrer Hand nach unten neigen, wird Ihre Hand vom Wind nach unten gedrückt. Das gleiche passiert mit einem Flugzeug.

Der Pilot wählt eine andere Flugbahn. Diese neue Flugbahn wird höher und verändert dadurch die potentielle Energie. Masse * Schwerkraft * 9,81 * Delta Höhe. Wir müssen langsamer mit einem geringeren Luftwiderstand fliegen und die zusätzliche Energie zum Klettern verwenden, oder wir müssen die Leistung des Propellers erhöhen, um die Änderung der potentiellen Energie zu überwinden. Wenn sich die Höhe ändert, müssen wir aufgrund der geringeren Luftdichte auch die Geschwindigkeit erhöhen. Die geringere Luftdichte wirkt sich auf den Auftrieb und das Vertrauen aus, das die Stütze für eine bestimmte Drehzahl liefern kann.

Wir können das Vertrauen berechnen, indem wir die Kraftvektoren Auftrieb und Gewicht untersuchen. Wenn das Flugzeug seinen Kurs ändert, befinden sich der Auftriebsvektor und der Gewichtsvektor, die sich in entgegengesetzter Richtung befanden, auf einem Steigpfad, der unter einem kleinen Engel arbeitet, der Steiggeschwindigkeit. Um dem Gewicht entgegenzuwirken, müssen wir den Auftrieb von Lift r1 auf Lift r2 erhöhen. Das Ergebnis ist aber auch ein Vektorwiderstand r1. Dieser Widerstandsvektor wird dem Luftwiderstand im Horizontalflug hinzugefügt. Abschließend können wir sagen, dass wir das Vertrauen erhöhen müssen, um den zusätzlichen Widerstand zu überwinden, und dass wir den Auftrieb erhöhen müssen, um dem Gewicht entgegenzuwirken.

ein größerer Auftrieb führt zu einem Höhengewinn

Hier sind Sie zuerst in die Irre gegangen. Bei einem anhaltenden linearen Aufstieg ist der Auftrieb tatsächlich geringer als das Gewicht. Das Grundlegende, das einen anhaltenden Anstieg im stationären Zustand ermöglicht, ist, dass der Schubvektor eher nach oben als horizontal zeigt, was nur bei Schub zutrifft ist größer als Drag . Wir werden später in dieser Antwort auf diesen Punkt zurückkommen.

Aber warum klettern Flugzeuge, indem sie "die Nase nach oben zeigen" ?

Unabhängig davon, ob wir 1) mit einem hohen (aber konstanten) Anstellwinkel und einer niedrigeren Fluggeschwindigkeit klettern oder 2) auf eine höhere Fluggeschwindigkeit beschleunigen und mit einer niedrigen Fluggeschwindigkeit klettern (aber konstanter) Angriff, das Flugzeug wird beim Aufstieg etwas nasenhoch sein, da die Flugbahn nach oben gerichtet ist und die Nicklage des Rumpfes die Summe von ist der Steigwinkel der Flugbahn plus der Anstellwinkel des Flügels abzüglich des Winkel des Zufalls (dh der "Takelwinkel" des Flügels relativ zum Rumpf).

Ein dritter Weg zum Klettern wäre, die gleiche Fluglage beizubehalten, die das Flugzeug im Horizontalflug (konstanter Höhe) hatte, aber dies würde Beschränken Sie den Anstellwinkel so, dass er sehr niedrig bleibt. Je höher die Steiggeschwindigkeit und je steiler der Steigweg, desto niedriger wäre der Anstellwinkel. Dies ist keine Rückkopplungsschleife, die zu einer hohen Steiggeschwindigkeit führt!

Um zu verstehen, warum in einer künstlichen Situation, in der die Fluglage des Flugzeugs nur begrenzt festgelegt werden kann, der Winkel des Steigwegs den Anstellwinkel des Flügels beeinflusst, müssen Sie verstehen, dass der Luftstrom oder " Der relative Wind, den ein Flugzeug im Flug spürt, ist genau entgegengesetzt zum Flugweg des Flugzeugs durch die Luftmasse - in diesem Fall dem Aufstiegsweg. (Der Einfachheit halber gehen wir von keinem Wind oder Aufwind / Abwind aus - diese Dinge können den Steigwinkel relativ zum Boden ändern, ohne den vom Flugzeug empfundenen "relativen Wind" zu ändern, aber darum ging es bei dieser Frage nicht wirklich.) Zu verstehen, dass der relative Wind, den ein Flugzeug "spürt", immer genau der Flugbahn des Flugzeugs durch die Luftmasse entgegengesetzt ist, ist eines der wichtigsten Dinge, um zu verstehen, wie ein Flugzeug fliegt. stark>

Selbst in einem Flugzeug mit einem ungewöhnlich hohen Einfallswinkel wie der B-52 ist das Flugzeug daher nasenhoch in einem steilen Aufstieg.

Theoretisch könnte ein Flugzeug sogar ein Flugzeug mit einem Einfallswinkel von Null einen Auftrieb erzeugen, wobei der Rumpf genau horizontal ist. Wenn die Flugbahn leicht ansteigen würde, würde der Flügel in einem leicht negativen Anstellwinkel fliegen, aber ein gewölbtes Tragflächenprofil kann in einer solchen Situation immer noch Auftrieb erzeugen. Aber das Flugzeug würde ein viel höheres Verhältnis von Auftrieb zu Widerstand erzeugen, wenn sich der Flügel in einem höheren Anstellwinkel befände. Obwohl der Auftrieb bei einem Aufstieg geringer als das Gewicht ist, korreliert ein hohes Verhältnis von Auftrieb zu Widerstand immer noch mit einem steilen Steigwinkel. In dieser ASE-Antwort erfahren Sie, warum: Hebt man beim Aufstieg das gleiche Gewicht?

Die höchsten L / D-Verhältnisse werden bei relativ hohen Anstellwinkeln erzeugt. Dies ist der Zeitpunkt, an dem wir den steilsten Anstieg sehen werden. Der höchste Steigflug hat einen etwas geringeren Anstellwinkel, aber die Nase des Flugzeugs wird immer noch weit über dem Horizont liegen, da die Nicklage des Rumpfes ist die Summe des Steigwinkels der Flugbahn plus der Anstellwinkel des Flügels abzüglich des Punktwinkels des Flügels relativ zum Rumpf.

Stimmt es, dass ein Flugzeug zum Steigen nur beschleunigen muss?

Nein, für einen stationären linearen Aufstieg bei konstanter Fluggeschwindigkeit muss das Flugzeug außerdem mehr Schub als Luftwiderstand erzeugen und den Schubvektor nach oben richten .

An dieser Stelle müssen wir den Absatz wiederholen, der mit "Ein dritter Weg zum Klettern besteht darin, die gleiche Nicklage beizubehalten, die das Flugzeug in der Ebene hatte (Flug mit konstanter Höhe) ". Neben der Tatsache, dass wir den Flügel zwingen würden, mit einem sehr niedrigen Anstellwinkel zu fliegen, wo das L / D-Verhältnis schlecht ist, gibt es hier tatsächlich ein weiteres Problem. Das andere Problem ist, dass der Schubvektor horizontal bleibt und somit ein anhaltender Anstieg im eingeschwungenen Zustand möglich ist.

(Natürlich können wir einen Segelflugzeug ohne Schub zoomen oder sogar schleifen Durch Schleifen- oder Zoomsteigen verschwindet die Anforderung für ein enges Vektorpolygon aus Heben, Gewicht, Ziehen und Schub (falls vorhanden), sodass die Einschränkungen völlig anders sind als bei einem anhaltenden stationären Aufstieg.)

Betrachten Sie den Fall eines Flugzeugs wie der B-52. Der Flügel ist in einem hohen Einfallswinkel zum Rumpf montiert, um das Fahrwerkdesign "Fahrrad" aufzunehmen, indem ein Start ohne Rotation ermöglicht wird, und um den Luftwiderstand im Langstreckenflug zu verringern. Selbst mit dem Rumpfniveau im Verhältnis zum Luftstrom befindet sich der Flügel in einem effizienten Anstellwinkel mit einem hohen L / D-Verhältnis. Wenn das Flugzeug mehr Auftrieb als sein Gewicht erzeugt, bedeutet dies, dass es sich in einem stationären Aufstieg befindet? Nein, dies bedeutet, dass sich die Flugbahn nach oben krümmt oder biegt, wodurch sich das Flugzeug nach oben neigt, was dem Schubvektor eine Aufwärtskomponente verleiht. Zu diesem Zeitpunkt verringert sich der Auftrieb tatsächlich geringfügig auf einen Wert, der kleiner als als das Gewicht ist, wenn sich das Flugzeug in einem stationären Aufstieg befindet, wobei der Schub größer als der Luftwiderstand ist und die Nase nach oben zeigt Horizont, und der Schubvektor zeigen nach oben und tragen dazu bei, einen Teil des Flugzeuggewichts zu tragen.

Beachten Sie, dass wir den Anstellwinkel ändern des Flügels und ändern Sie das Verhältnis von Auftriebskoeffizient zu Luftwiderstandsbeiwert. Bei flachen bis mäßigen Steig- oder Sinkwinkeln reagiert die Fluggeschwindigkeit schließlich so, dass der Auftrieb tatsächlich nahezu konstant bleibt, während der Luftwiderstand stark variiert. Der Grund, warum wir einen optimalen Anstellwinkel für das Klettern wählen, besteht nicht darin, den Auftrieb zu maximieren, sondern den Luftwiderstand zu minimieren und damit das Verhältnis von Schub zu Luftwiderstand zu maximieren. Aber Unabhängig davon, ob wir einen Anstellwinkel gewählt haben, der ein hohes L / D-Verhältnis oder ein niedriges L / D-Verhältnis ergibt, wenn der Schubvektor eher horizontal als nach oben zeigt, sind wir nicht t Klettern - zumindest nicht länger als einen kurzen Moment. (Mehr dazu später!)

Weitere Informationen zur Beziehung zwischen Schub, Widerstand, Heben und Gewicht bei einem Aufstieg finden Sie in der entsprechenden ASE-Antwort. Hebt das Heben bei einem Aufstieg das gleiche Gewicht?

Eine abschließende Anmerkung - eine exotische Situation, die nicht für einen normalen Freiflug charakteristisch ist (dh, das Flugzeug ist nicht über eine Schleppleine mit einem anderen Fahrzeug verbunden, das bereitstellt Die Schubkraft) wurde in dieser verwandten ASE Frage und Antwort diskutiert. Die Situation besteht darin, dass ein Flügel an einer an einem Wagen befestigten Stange auf und ab gleitet. In diesem Fall kann der Flügel, obwohl der Schubvektor als horizontal ausgelegt werden kann, zwar langsam auf die Stange klettern, während eine konstante Nicklage beibehalten wird, aber sein Anstellwinkel relativ zum Luftstrom wird mit seinem Aufstieg verringert Die Rate erhöht sich und verursacht einen selbstlimitierenden Effekt auf die Steiggeschwindigkeit, wie in der vorliegenden Antwort erläutert.

Und jetzt eine Schlussnotiz zur Schlussnotiz - früher haben wir angegeben. " Wenn der Schubvektor eher horizontal als nach oben zeigt, klettern wir nicht . " Wir haben auch festgestellt, dass ein Segelflugzeug ohne Schub geloopt werden kann. Ein angetriebenes Flugzeug kann auch "gezoomt" werden, selbst wenn der Schub geringer als der Luftwiderstand ist, die Fluggeschwindigkeit jedoch abnimmt. Beachten Sie, dass während des "Zoom-Aufstiegs" die Schublinie normalerweise immer noch nach oben zeigt.

Können wir uns einen wirklich erfundenen Fall einfallen lassen, in dem wir "zoomen klettern", ohne überhaupt aufzusteigen? Ja, wir können ... aber der Aufstieg wird sehr kurz sein. Nehmen wir zum Beispiel an, wir ziehen uns aus einer Schleife zurück. Nehmen wir an, wir "ziehen" 4Gs - der Auftriebsvektor ist viermal so schwer wie das Flugzeug. Kurz bevor wir eine horizontale Fluglage erreichen, nimmt die Fluggeschwindigkeit normalerweise ab, was bedeutet, dass der Luftwiderstand größer als der Schub ist. Wenn wir weiter nach oben fahren, wird es einen Moment geben, in dem die Fluglage genau horizontal ist, aber der Auftrieb immer noch viel größer als das Gewicht ist. Wenn wir in diesem Moment den Gegendruck lockern und den Steuerknüppel nach Bedarf nach vorne bewegen, um die Fluglage des Flugzeugs genau einzufrieren , bleibt die Flugbahn bestehen Biegen Sie für ein sehr kurzes Zeitintervall weiter nach oben ab, bis die Aufwärtskurve der Flugbahn den Anstellwinkel des Flügels bis zu dem Punkt verringert, an dem der Auftriebsvektor gleich dem Gewichtsvektor ist oder genauer gesagt, der Punkt, an dem der Auftriebsvektor gleich der Komponente des Gewichtsvektors ist, die senkrecht zur Flugbahn wirkt. In diesem Moment ist die zentripetale Beschleunigung Null. Die lineare Beschleunigung kann nicht Null sein - da wir die Nicklage des Rumpfes weiterhin konstant halten, nimmt die Fluggeschwindigkeit ab und die Flugbahn krümmt sich wieder nach unten, bis sie genau horizontal ist. Wenn der Schubvektor genau horizontal ist, ist ein stationärer Flug nur in horizontaler Richtung möglich, nicht in Aufwärts- oder Abwärtsrichtung. Was ist aus Sicht des Piloten? Es ist passiert, dass wir eine ebene Fluglage erreicht haben und dann den Flügel ziemlich schnell in einen Zustand nahe 1 G "entladen" und in einen annähernd horizontalen Flug übergegangen sind. Die Tatsache, dass das Flugzeug sehr kurz mit dem Rumpf genau auf Höhe geklettert ist, wäre ohne spezielle Instrumentierung wahrscheinlich nicht zu erkennen. Aber ja, technisch gesehen ist es möglich, ein sehr kurzes Steigflugintervall zu erreichen, wobei der Schubvektor genau horizontal bleibt , und tatsächlich passiert fast jedes Mal etwas in der Nähe davon Wir wechseln von einem Tauchgang zu einer horizontalen Fluglage, es sei denn, wir schaffen es irgendwie, den Gashebel so zu steuern, dass die Fluggeschwindigkeit während des letzten Abschnitts des Auszugs genau konstant bleibt.

Dem Leser sollte inzwischen klar sein, dass dieses sehr kurze Intervall des Kletterfluges mit einer festen horizontalen Nicklage nicht die Dynamik ist, die wir bei einem stationären Aufstieg sehen.

Diese Antworten sind so reich an Überlieferungen und Theorien zum Aviation Stack Exchange, dass sie einen erneuten Besuch wert sind, eher für GA-Piloten mit Propellerantrieb. Erstens:

Warum heben Flugzeuge ihre Nase, um zu klettern?

Wir finden, dass dies nicht immer der Fall ist.

Der Lift Die Produktion eines Flugzeugs hängt von der Geschwindigkeit und des Anstellwinkels ab. Bei einem statisch stabilen Flugzeug, egal ob es gleitet oder unter Strom steht, steuert die Höhenruderverkleidung die Fluggeschwindigkeit . Durch Hinzufügen von Schub wird das Flugzeug zunächst beschleunigt, aber der gleiche Geschwindigkeitsregelungsmechanismus hebt die Nase an, bis die Trimmgeschwindigkeit wieder hergestellt ist

Flugzeuge, die nicht statisch stabil sind, beschleunigen mit zusätzlichem Schub und "heben ihre Nasen nicht", es sei denn, dies wird vom Aufzug befohlen.

Der Hub ist geringer als Gewicht bei einem Aufstieg?

Besser dran, diesen Flügel weiter zu benutzen. Bei einem Anstieg um 45 Grad sind 70% des Auftriebsvektors immer noch vertikal. Die restlichen 30% müssen mit dem vertikalen Schubvektor aufgefüllt werden. Der Flügelhubkraftvektor ist 4x größer als der Schubvektor und ändert seine Größe nicht, wenn die Fluggeschwindigkeit beibehalten wird .

Kompensiert der vertikale Schubvektor den Verlust des vertikalen Flügelhubs?

Nicht bei niedrigeren Steigwinkeln. Was sich ändert, ist der Gegendruck, der auf das Joch erforderlich ist, um die AOA während der Aufwärtsbeschleunigung aufrechtzuerhalten, aufgrund einer zusätzlichen Abwärtskraft auf den horizontalen Stabilisator. Dies ist vorübergehend, bis die Steigung einen Punkt erreicht, an dem Nettokraft nach oben gleich Gewicht und vertikalem Widerstand ist und die Beschleunigung nach oben stoppt.

Bei Flugzeugen mit höherer Leistung Ein übermäßig zunehmender Schub kann die Wahrscheinlichkeit eines "Überschwingens" der Tonhöhe, einer wirklich ausgefallenen Schleife und eines Einschaltvorgangs erhöhen.

Wie in einer Kurve erhöht die Beschleunigung die Seitenkraft auf das Heck. In der Steigung verlangsamt sich die Beschleunigung nach oben, wenn die Steigung zunimmt, da die Stütze beim Heben nicht so effizient ist wie der Flügel.

Wir fügen dem Klettern also Schub hinzu. Es gibt wirklich zwei Möglichkeiten: Klettern mit dem Flügel oder Klettern mit die Requisite oder ein dritter ... klettere mit beiden . Das ist Vy!

Flugzeuge heben ihre Nase bei einem Aufstieg an, um ihre Fluggeschwindigkeit bei voller Leistung zu kontrollieren. Verwenden Sie sowohl ihren Schub als auch ihren Flügel, um mit dem geringsten Luftwiderstand und dem höchstmöglichen Schub zu klettern.

Laut Wikipedia und dem, woran ich mich aus meiner frühesten Ausbildung zum Privatpiloten erinnere:

Beziehung zwischen Anstellwinkel und Auftrieb [Bearbeiten] Eine typische Auftriebskoeffizientenkurve. Der Auftriebskoeffizient eines Starrflügelflugzeugs variiert mit dem Anstellwinkel. Ein zunehmender Anstellwinkel ist mit einer Erhöhung des Auftriebskoeffizienten bis zum maximalen Auftriebskoeffizienten verbunden, wonach der Auftriebskoeffizient abnimmt.

Mit zunehmendem Anstellwinkel nimmt auch der Auftrieb zu. Das Überschreiten des kritischen Angriffswinkels veranschaulicht diesen Punkt weiter.