複葉機の翼二面角
上反角と下反角が反対側にある場合、複葉機は飛行できますか?StarWarsの架空の「X-wing」デザインに似た翼の構成を想像してみてください。そのようなアプローチを使用することの理論的な長所と短所は何でしょうか?エンジン、胴体、テールなどは無視してください
それを論理的に極端にし、すべての翼を45度の角度にするとどうなりますか?
回答
複葉機の主な問題は、翼弦に関連する飛行機間の分離です。干渉と非効率性を回避するために、それらを十分に分離する必要があります。自形の下部と二面角の上部は、先端への分離を増加させ、それらをより効率的にします。別の見方をすれば、中央のセクションが密集していて非効率的であるということです。しかし、先端の周りに空気がこぼれるため、先端はすでに大きな非効率に苦しんでおり、中央のセクションがメインリフトを提供しています。つまり、実際に行っているのは、翼全体を非効率にすることです。これが、多くの複葉機が胴体の支柱の胴体よりも上に中央上部を持ち上げている理由です。
二面角に関する限り、2つの角度は互いにバランスを取ります。安定した平面が必要な場合は、自形よりも二面角を大きくする必要があります。
極端な角度、たとえば45度では、翼はかなりの側面領域を提供します。この構成は、実際には、十字形の尾部と組み合わせた高速空対空ミサイルで一般的です。これは、操縦翼面が横力を生成できるようになり、操縦性が大幅に向上するためです。
少なくとも少しは、すでにそれを行っている飛行機のラインがあります。
Rutanタンデム翼Quickieの設計は、前方の翼がトリミング/ピッチ制御面であり、二面角/上反角が浅いため、翼が根本的にずらされていることを除いて、まさにその構成です。でも真っ直ぐ前から見るとあります。
フロントウィングの自形は、車輪が行く場所であるため、ほとんどがそこにあります。従来の三輪車ギアを備えた2シートQ2のバージョンは、自形の大部分が「邪魔」であるため、ほぼ真っ直ぐな下翼を持っています(地面の近くの先端は、車輪がないと問題になります)。
構成の問題は、Rutanのアプリケーションで翼端にギアを配置できること以外に、意味がありません。その上反角の翼は二面角の翼を打ち消し、ロール安定性の観点を形成し、結果をほぼすべての翼をまっすぐにするのと同じにします。車輪をそこに置きたい場合は、スパーに非常に長い板ばねとしての二重の役割を持たせる必要があり(着陸からの曲げ荷重は飛行荷重よりもスパーではるかに難しい)、車輪にはグランドハンドリングの問題があるためです。遠く離れています。
したがって、曲がったスパービームを作成する手間を省き、そもそも、または少なくともより通常の二面角でそれらを真っ直ぐにすることもできます。それは多かれ少なかれ、サイエンスフィクションの観点からクールに見えたものです。
物理学の観点から、飛行機に上反角を持たせる必要は特にありません。それは安定性のためにあります。片側に転がると、自然にその側に滑り始めます。正の二面角を持つ航空機では、このスリップは、下翼が上翼よりも大きな揚力を持つことを意味します。これにより、レベルに向かってローリングモーメントが作成されます。
上反角(負の二面角)の翼は逆の効果があり、水平から離れる方向にロールレートが増加します。これは必ずしも悪いことではないことに注意してください。飛行機(An-225など)が安定しすぎて、実際に必要なときに転がりにくくなる可能性があります。上反角の翼を持つことはその問題を修正します。
しかし、別の効果があります。二面角と上反角の両方がわずかに揚力を減らします。各翼の揚力ベクトルは平行ではないため、翼が生成した可能性のある揚力のごく一部が失われます。これは、失速速度がわずかに速くなり、抗力がわずかに大きくなることを意味します。
要するに、2つの反対側の翼のセットが行う可能性のある「良い」は互いに打ち消し合い*、「悪い」は足し合わされます。あなたはそのような飛行機を飛ばすことができます、それはそうでない場合よりも効率が悪いでしょう。
*もちろん、角度が等しくない場合、一方が他方よりも大きい場合、または翼の形状が異なる場合などは、完全にキャンセルされるわけではなく、どちらに基づいても何らかの効果が得られます。 1つは「より強い」です。
1980年代(スターウォーズがまだかなり新鮮だった頃)には、「Xウイング」レイアウトの2つの異なる無線制御モデルの設計がありました。上部二面角と下部上反角がほぼ等しい支柱のない複葉機です。1つはカナードで、もう1つはテールレスでした(映画のXウイングのように見せるため)。
(3D以前、ターンアラウンド以前の)パターン曲技飛行飛行機の非常にニュートラルな「あなたがそれを指し示すところに行く」安定性で、彼らはうまく飛んだ。彼らは舵の権限がほとんどなく、90度のバンクで機首を上げることができなかったため(そして同じ理由でポイントロールでずさんだったため)、ナイフエッジを飛ばすことができませんでしたが、非曲技飛行では、また、その日の従来のミッドウィング、ゼロダイヘドラルパターンデザイン。