Instabile Flugzeugauslegung, Militär, zivil auch?

[Jety]

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Die Frage gibt es das auch mit langsameren Zeitkonstanten bei zivilen Passagierflugzeugen?
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Eine instabile Auslegung sollte es hier nicht geben, da die Bau- und Zulassungsvorschriften dies nicht zulassen. Siehe z.B. CS- 23, CS- 25. (Stability CS 25.171)

 

[Schorsch]

Auch ein Flugzeug dessen Pinguine sich aufschaukeln hat den Massenschwerpunkt immer noch vor dem aerodynamischen Schwerpunkt. Die notwendige Bedingung für so eine Schwingung ist, dass überhaubt Rückstellkräfte vorhanden sind, die bei einer Auslenkung um die Querachse den Rumpf wieder zurück drücken wollen.

Nicht unbedingt. Die Phiguide ist ein rein dynamisches Phänomen, ein fortwährender Austausch von potentieller und kinetischer Energie. Die statische Stabilität hat natürlich Auswirkungen auf diese Eigenbewegung: je stabiler das Flugzeug, desto eher ist diese Bewegung stabil.
Die kritische Eigenbewegung ist die schnelle Anstellwinkelschwingung, die sofern nicht stabil sehr kurze Verdopplungszeiten hat und durch den Menschen nicht kontrollierbar ist.

Die Wirkung von Trimtanks sind mir bekannt, man verlagert den Schwerpunkt so weit nach hinten wie es zulässig ist, ganz sicher aber nicht hinter dem aerodynamischen Schwerpunkt. Erst dann würde das Heck Auftrieb produzieren, womit das Flugzeug aber unkontrolierbar wäre.

So pauschal würde ich es nicht nicht ausdrücken.

 

[Doppelnik]

Die Pinguine gibt es nur, wenn es ein Rückstellmoment gibt, welches bei einer Auslenkung des Rumpfs zur Flugrichtung wieder versucht den Rumpf in Flugrichtung auszurichten. Das ist wie bei einem Dartpfeil, wenn ich den während des Fluges ein wenig hinten nach unten drücken würde, dann ginge das Heck wieder hoch (und pendelt anschließend ein wenig nach). Hier liegt der Masseschwerpunkt weit vor dem aerodynamischen Schwerpunkt, weshalb das Ding stabil fliegt (auf einer Parabel nach unten). Das beschriebene Pendeln entspricht den Pinguinen.

Wenn ich einen ideal symetrischn Dartpfeil mit dem Heck voran fallen lassen würde, dann würde er in einer idealen Welt ohne Drehung nach unten fallen. Sobald aber die kleinste Winkelauslenkung kommt, werden die aerodynamischen Kräfte vor dem Masseschwerpunkt angreifen und ihn deshalb versuchen zu drehen. Dasselbe würde bei einem Flugzeug passieren, dessen Masseschwerpunkt hinter dem aerodynamischen Schwerpunkt sitzten würde.

 

[Jety]

Also ich vermute mal Dartpfeile und Flugzeuge sind zwei verschiedene Dinge. Ein Vergleich ist hier wohl eher unzweckmässig. Auch wenn beide irgendwie fliegen.

 

[Doppelnik]

Ich halte es für zweckmäßig, ein Problem auf die einfachst mögliche Form runterzubrechen um es verständlich zu machen. Wenn man das Verstanden hat, kann man schrittweise Komplexer werden, bis zum Flugzeug. Wenn man aber gleich mit wandernden Druckpunkten Anstellwinkeln u.d.G. in die Disskussion einsteigt, dann verschwimmt das klare Prinzip und man redet schnell aneinander vorbei.

Das Prinzip ist erst mal das gleiche, beide, Flugzeug und Dart fliegen stabil weil der Masseschwerpunkt vor dem aerodynamsichen Schwerpunkt sitzt.

 

[Schorsch]

Ich halte es für zweckmäßig, ein Problem auf die einfachst mögliche Form runterzubrechen um es verständlich zu machen. Wenn man das Verstanden hat, kann man schrittweise Komplexer werden, bis zum Flugzeug. Wenn man aber gleich mit wandernden Druckpunkten Anstellwinkeln u.d.G. in die Disskussion einsteigt, dann verschwimmt das klare Prinzip und man redet schnell aneinander vorbei.

Nun, aber ab einem bestimmten Punkt reicht die vereinfachte Erklärung nicht mehr.
Hier etwa.
@arneh und ich haben ja alles geschrieben.
Dann belasse ich Dich in Deinem Glauben, dass man generell doofe Flugzeuge baut und die alle bockstabil dahin gurken.

 

[Doppelnik]

Arneh widerspricht mir wie gesagt überaubt nicht, aber Du willst es nicht einsehen, was das entscheidende Stabilitätskriterium ist und verstrickst Dich in Nebenkriegsschaubplätze.

Bei Deinem letzten Satz legst Du mir etwa in den Mund was ich noch nicht einmal andeutungsweise irgendwo geschrieben habe!

 

[A.G.I.L]

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Das Prinzip ist erst mal das gleiche, beide, Flugzeug und Dart fliegen stabil weil der Masseschwerpunkt vor dem aerodynamsichen Schwerpunkt sitzt.

"Fliegt" ein Dartpfeil wirklich oder folgt er nur einer ballistischen Bahn wie ein geworfener Stein? Zum echten fliegen gehört meines Erachtens dynamische Auftriebserzeugung. Das "Leitwerk" eines Dartpfeils erzeugt wohl kaum Auftrieb, und wo kein Auftrieb, da kein Auftriebsmittelpunkt.
Befestigte ich am geworfenen Stein einen längeren Papierstreifen o.ä., fliegt auch immer der Stein voran.

 

[Doppelnik]

Ein Dart "fliegt" wie eine Fliegerbombe in einer Parabel (so ungefähr) nach unten ohne Auftrieb. Die Luftströmung ist trotzdem nicht unwichtig, weil das Leitwerk am Ende für Stabilität sorgt. Stabilität erreicht man immer dann, wenn der Masseschwerpunkt vor dem aerodynamischen Schwerpunkt liegt.

Als nächsten Schritt stellt man sich dann einen Dart mit einem Flügel vor,, hierbei müsste der Druckpunkt auf Höhe des Schwerpunkts liegen, wenn das Ding fliegen soll. In dieser Konfiguration ist die Summer aller Momente (durch Autftrieb und Gewichtskraft) im aerodynamischen Schwerpunkt gleich null. Der Dart aber instabil und wird nicht mehr seinen Kurs halten. Wenn man den Flügel etwas weiter hinten anordnet, dann fliegt er wieder stabil, aber die Nase geht immer weiter nach unten. Die Gewichtskraft erzeugt ein nicht ausgeglichenes Moment um den aerodynamischen Schwerpunkt. Der Trick ist, das Leitwerk dann ein wenig zu verbiegen, so dass Abtrieb erzeugt wird und die Summer aller Momente um den aerodynamischen Schwerpunkt wieder zu null wird.Der Abstand zwischen dem aerodynamischen Schwerpunkt und dem Druckpunkt des Leitwerks ist erheblich größer, als der Abstand der Gewichtskraft (Vektor) zum aerodynamischen Schwerpunkt, so dass insgesamt ein Auftrieb erzeugt wird.