Diedru (plan)

În aeronautică, diedrul este unghiul format de planul fiecărei aripi și planul orizontal.
Geometria diedrului, precum și alte caracteristici ale avionului, cum ar fi poziția aripii pe fuzelaj și unghiul său de deviere, determină un diedru eficient.
Efectele combinate ale stabilității eficiente a diedrului și a ghemului (direcțional) sunt examinate pentru a analiza comportamentul lateral ( rulare și gălăgie) al aeronavei.

Geometrie diedru

Diedrul poate fi pozitiv (aripile mergând în sus) sau negativ (aripile mergând în jos). Diedrul poate afecta doar o parte a planului aerian , ca pe aripa tipică Jodel sau pe F-4 Phantom II . Dacă aripa are atât un diedru pozitiv, cât și unul negativ, vorbim despre o aripă dintr-un pescăruș (când locul unde se schimbă diedrul este cel mai înalt punct al baldachinului ) sau chiar despre o aripă dintr-un pescăruș inversat (când locul unde modificările diedrice sunt punctul cel mai de jos al baldachinului).

Stabilitate la rulare

Diedrul unei aripi este adesea prezentat ca o condiție a stabilității rulării.
Static vorbind, pentru a exista stabilitate, trebuie să existe o condiție inițială de echilibru stabil. În aviație, chiar și în așa-numitul zbor „echilibrat”, situația inițială a balanței de rulare este cel mai adesea un echilibru instabil , controlat de pilot sau de un pilot automat. Această instabilitate este scăzută (divergența este lentă) și nu împiedică pilotarea manuală; Același lucru este valabil și pentru conducerea unui vehicul cu două roți, învățare care echivalează cu stăpânirea instabilității rulării. În aerodinamică, există simboluri care cuantifică stabilitatea pasului și a girației , dar nu există un coeficient de stabilitate a rulării . Deoarece ghemul acționează puternic asupra ruloului, coeficientul de rulare indus (de gălbenuș) intervine cu stabilitatea direcțională pentru a defini stabilitatea spirală (a se vedea mai jos), care nu este o stabilitate a rulării.

Controlul diedrului și al rulării

Mișcările de gălbenuș sunt combinate cu cele din rulou: o mișcare de gălbenuș duce la o mișcare mai mult sau mai puțin puternică în rulare.

Puteți efectua un viraj echilibrat (nu derapaj) cu un plan "cu două axe", fără eleroane. Pentru a face acest lucru, cârma este acționată, planul merge lateral (în atac oblic), aripa care avansează primește mai mult aer decât aripa care se retrage, transportă mai mult, planul se înclină. Aceasta se numește rola indusă . Acest lucru necesită un diedru mediu de aproximativ 8 °.

Pentru așa-numitele avioane „cu trei axe” echipate cu eleroane, diedrul este stabilit astfel încât un atac oblic (în fală) să genereze o rolă indusă suficientă pentru stabilitatea spiralei (vezi mai jos). Pe un plan acrobatic, fără un diedru, practic nu există nici o rolă indusă de falcă: se spune că cele două axe sunt „decuplate”.

Diedru eficient

Efectul diedru efectiv sau „efectul diedric” notat Clb este variația momentului de rulare Cl în funcție de unghiul de falcă b.

Valoarea efectului diedru depinde de:

diedrul aripii,
poziția aripii pe fuzelaj. Poziția înaltă a aripii mărește efectul diedru.
a săgeții aripilor. Săgeata înapoi mărește efectul diedru; 5 grade de săgeată înapoi valorează aproximativ 1 grad de diedru.
unghiul de incidență, în special pentru avioanele cu aripi măturate, cum ar fi Rutan VariEze . Efectul diedru crește odată cu incidența.
ridicarea transversală a fuselajului și a aripioarelor. Forțele laterale produse deasupra centrului de greutate (deriva mare) măresc efectul diedru. Absența unui fuselaj (începuturile aviației) reduce efectul diedru.

Efectul diedru se combină cu stabilitatea direcțională pentru a da stabilitate spirală . Acest lucru duce la următoarele valori diedre:

aripă înaltă

fără săgeată înapoi: slab pozitiv sau zero diedru cu săgeata din spate: diedru negativ de ordinul 4-6 grade. ( B-52 , Galaxy C-5 , Antonov An-225 , Airbus A400M ), AV-8B Harrier II .

aripa joasa,

fără săgeată înapoi: diedru pozitiv, valoare frecventă de 4 până la 5 grade cu săgeată înapoi: diedru zero sau slab pozitiv

Efectul diedrului pe rulou și gălăgie

În funcție de perturbarea traiectoriei referitoare la rulare sau găleată, un diedru pozitiv contribuie la aducerea sau invers la îndepărtarea avionului de unghiul său inițial de rulare.

Perturbarea rulării: Dacă avionul se rostogolește într-o rolă, suma greutății sale și forța de ridicare a aripilor îl determină să se deplaseze lateral (atac oblic, unghi de guler diferit de zero). Pe măsură ce aeronava este înclinată, unghiul de atac al aripii inferioare este mai mare; se poartă mai mult, acest lucru creează un moment de rulare în direcția opusă înclinării inițiale a rolei. Datorită diedrului și a săgeții, aripa joasă are o anvergură efectivă mai mare decât cea a aripii înalte; tracțiunea sa indusă de ridicare este mai mică decât cea a aripii înalte. Această diferență de tracțiune duce la un cuplu de girație care generează o rola indusă în direcția opusă înclinației inițiale a rolei.
Perturbarea ghemului : Dacă avionul căscă (atac oblic), efectul diedric va genera rulare indusă , cu atât mai mult cu cât diedrul (și săgeata) sunt importante. În acest caz, rulajul indus îndepărtează avionul de unghiul său inițial de rulare. Este avionul care are cel mai slab efect diedru (avion acrobatic: aripă mediană, fără diedru sau săgeată) care va fi cel mai puțin deviat de la unghiul său inițial de rulare. Am putea spune „cel mai stabil în rol” pentru simplitate, sau mai degrabă cel mai puțin instabil, dar tocmai am văzut că această noțiune de stabilitate „în rol” nu poate fi aplicată.

Efectul diedrului asupra înclinației în viraj

Avionul va reacționa la o defecțiune sau la un exces de bancă la rândul său:

Dacă planul este prea înclinat, acesta va aluneca lateral spre interiorul virajului,
Dacă avionul nu este suficient de îndoit , acesta va derula lateral spre exteriorul virajului.

În cazul alunecării:

dacă efectul diedru depășește stabilitatea ghemului, avionul se va îndrepta (înclinația sa de rulare va scădea); Avem așa-numita stabilitate spirală .
dacă efectul diedru este insuficient, avionul se va întoarce spre interiorul virajului sub efectul derivei; sub efectul ruloului indus de gălăgie, acesta se va înclina în mai multe rulouri și nas în jos: aceasta este „întoarcerea angajată” caracteristică instabilității spirale.

Rola olandeză

Pentru a facilita pilotarea în vizibilitate slabă (pierderea referințelor vizuale care pot duce la virajul angajat), avioanele de deplasare au întotdeauna o stabilitate spirală pozitivă (diedrul efectiv depășește stabilitatea ghemului). Acest lucru are ca rezultat zborul în condiții de turbulență prin oscilații cuplate și modificat în timp în găleată: aceasta este „ rola olandeză ”.

Articole similare

Note și referințe

Stabilitatea smoală (dCL / da sau CLa) și girație (DCN / db sau Cnb), unde a este unghiul de atac smoală și unghiul de girație b
... creșterea obișnuită a efectului diedru cu unghiul de atac crescând. Stabilitate și control al avionului, pagina 171 Abzug-Larrabee
„Pentru VariEze ... Efectul diedric (Clb) a crescut cu un factor de 4 în intervalul AOA de la 0 la 20 °.” NASA TM 88354 - O privire asupra calităților de manipulare a configurațiilor Canard
Stabilitate direcțională notată Cnb (variația momentului de girație Cn în funcție de unghiul de girație b) în funcție în special de suprafața și brațul pârghiei stabilizatorului vertical
"Highwing. Efectul diedric este crescut cu aproximativ 5 grade", Stabilitatea și controlul avionului, pagina 93 Abzug-Larrabee