ปีก dihedral ใน biplane

Jan 20 2021

เครื่องบินปีกสองชั้นจะบินได้หรือไม่ถ้าปีกบนและปีกล่างอยู่ในแนวตรงข้ามกัน? ลองจินตนาการถึงโครงร่างของปีกที่คล้ายกับการออกแบบ "X-wing" จาก StarWars อะไรคือข้อดีและข้อเสียทางทฤษฎีของการใช้แนวทางดังกล่าว? ไม่สนใจเครื่องยนต์ลำตัวหาง ฯลฯ

จะเกิดอะไรขึ้นถ้าคุณใช้มันอย่างมีเหตุผลและทำให้ปีกทั้งหมดทำมุม 45 องศา?

คำตอบ

GuyInchbald Jan 20 2021 at 21:50

ปัญหาหลักของเครื่องบินสองชั้นคือการแยกระหว่างเครื่องบินโดยสัมพันธ์กับคอร์ดปีก พวกเขาจำเป็นต้องแยกจากกันอย่างดีเพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนและด้วยเหตุนี้จึงไม่มีประสิทธิภาพ แอนฮิดรัลส่วนล่างบวกกับไดฮีดรัลด้านบนช่วยเพิ่มการแยกออกไปสู่เคล็ดลับทำให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น อีกวิธีหนึ่งในการดูก็คือส่วนตรงกลางจะถูกรวมเข้าด้วยกันทำให้ไม่มีประสิทธิภาพ แต่เคล็ดลับได้รับความไร้ประสิทธิภาพมากขึ้นเนื่องจากอากาศหกออกรอบปลายโดยที่ส่วนตรงกลางเป็นตัวยกหลัก ดังนั้นสิ่งที่คุณกำลังทำคือการทำให้ปีกทั้งตัวไม่มีประสิทธิภาพ นี่คือเหตุผลที่เครื่องบินสองชั้นจำนวนมากยกส่วนตรงกลางด้านบนขึ้นเหนือลำตัวบนเสาห้องโดยสาร

เท่าที่ไดฮีดรัลไปมุมทั้งสองจะทำให้สมดุลซึ่งกันและกัน หากคุณต้องการระนาบที่มั่นคงคุณจะต้องเพิ่ม dihedral เหนือ anhedral

ที่มุมสุดพูด 45 องศาปีกมีพื้นที่ด้านข้างที่สำคัญ การกำหนดค่านี้เป็นเรื่องปกติในขีปนาวุธอากาศสู่อากาศความเร็วสูงร่วมกับหางกางเขนเนื่องจากพื้นผิวควบคุมสามารถสร้างกองกำลังด้านข้างได้แล้วและสามารถปรับปรุงความคล่องแคล่วได้อย่างมาก

3 JohnK Jan 20 2021 at 08:39

มีเครื่องบินหลายสายที่ทำไปแล้วอย่างน้อยก็สักหน่อย

การออกแบบ Quickie ของปีก Rutan ควบคู่กันนั้นตรงตามโครงร่างยกเว้นว่าปีกจะเซอย่างรุนแรงเนื่องจากปีกข้างหน้าเป็นพื้นผิวการควบคุมการตัดแต่ง / พิทช์และมุมของ dihedral / anhedral จะตื้นกว่า แต่มองจากตรงไปข้างหน้าก็มี

ส่วนหน้าของปีกด้านหน้าส่วนใหญ่อยู่ที่นั่นเพราะนั่นคือจุดที่ล้อไป รุ่น 2 ที่นั่ง Q2 ที่มีเกียร์สามล้อธรรมดาจะมีปีกด้านล่างเกือบตรงเพราะส่วนใหญ่เป็น "ขวางทาง" (เคล็ดลับที่อยู่ใกล้พื้นกลายเป็นปัญหาในตอนนี้หากไม่มีล้อ)

ปัญหาเกี่ยวกับการกำหนดค่านอกเหนือจากความสามารถในการใส่เกียร์ที่ปลายปีกในแอปพลิเคชันของ Rutan แล้วก็ไม่มีความหมายใด ๆ ปีกแอนฮีดรอลนั้นจะยกเลิกปีก dihedral สร้างมุมมองความมั่นคงของม้วนทำให้ผลลัพธ์ไม่มากก็น้อยเหมือนกับการทำให้ปีกทั้งหมดตรง หากคุณต้องการใส่ล้อคุณต้องทำให้สปาร์ทำหน้าที่สองเท่าเหมือนแหนบยาวจริงๆ (แรงดัดจากการลงจอดจะยากกว่าการบรรทุกบนเครื่องบินมาก) และมีปัญหาในการจัดการพื้นกับล้อดังนั้น ห่าง.

ดังนั้นอาจหลีกเลี่ยงความยุ่งยากในการประดิษฐ์คานสปาร์แบบงอและทำให้ตรงในตอนแรกหรืออย่างน้อยก็มีมุมไดฮีดรัลตามปกติมากขึ้น ไม่มากก็น้อยเป็นเพียงสิ่งที่ดูดีจากมุมมองของนิยายวิทยาศาสตร์

2 HiddenWindshield Jan 20 2021 at 10:50

จากมุมมองทางฟิสิกส์ไม่จำเป็นต้องมีไดฮีดรัลในเครื่องบิน มันอยู่ที่นั่นเพื่อความมั่นคง หากคุณหมุนไปด้านใดด้านหนึ่งคุณจะเริ่มไถลไปด้านนั้นโดยธรรมชาติ ในเครื่องบินที่มี dihedral เป็นบวกสลิปนี้หมายความว่าปีกล่างจะมีแรงยกมากกว่าปีกบน สิ่งนี้จะสร้างช่วงเวลาย้อนกลับไปสู่ระดับ

ปีกแอนฮีดรอล (ไดฮีดรัลเชิงลบ) จะมีผลในทางตรงกันข้ามโดยเพิ่มอัตราการม้วนออกจากเลเวล โปรดทราบว่านี่ไม่ใช่เรื่องเลวร้ายเสมอไป: เป็นไปได้ที่เครื่องบิน (เช่นAn-225 ) จะเสถียรเกินไปดังนั้นจึงยากเกินไปที่จะหมุนเมื่อคุณต้องการ การมีปีกด้านบนช่วยแก้ปัญหานั้นได้

แต่มีผลกระทบอื่น. ทั้ง dihedral และ anhedral ช่วยลดการยกเล็กน้อย เนื่องจากเวกเตอร์ยกของแต่ละปีกไม่ขนานกันจึงอาจสูญเสียการสร้างปีกส่วนที่สร้างขึ้นเพียงเล็กน้อย สิ่งนี้แปลเป็นความเร็วของคอกม้าที่สูงขึ้นเล็กน้อยและลากมากขึ้นเล็กน้อย

ในระยะสั้น "ดี" ใด ๆ ที่ปีกสองชุดที่อยู่ตรงข้ามกันอาจทำกันจะยกเลิกซึ่งกันและกัน * ในขณะที่ "ไม่ดี" จะบวกเข้าด้วยกัน คุณสามารถทำให้เครื่องบินแบบนี้บินได้มันก็จะมีประสิทธิภาพน้อยกว่าที่เคยเป็นมา


* แน่นอนว่าถ้ามันไม่ได้อยู่ในมุมที่เท่ากันหรืออันหนึ่งใหญ่กว่าอีกมุมหนึ่งหรือมีรูปร่างของรูพรุนที่แตกต่างกัน ฯลฯ พวกมันจะไม่ยกเลิกอย่างสมบูรณ์และคุณจะยังคงได้รับผลบางอย่างตามที่ หนึ่งคือ "แข็งแกร่งกว่า"

1 ZeissIkon Jan 21 2021 at 02:07

ย้อนกลับไปในช่วงทศวรรษที่ 1980 (ตอนที่ Star Wars ยังค่อนข้างสดใหม่) มีการออกแบบโมเดลการควบคุมวิทยุที่แตกต่างกันสองแบบซึ่งมีเค้าโครง "X-wing" ซึ่งเป็นเครื่องบินสองชั้นที่ไม่มีเสาซึ่งมี dihedral ด้านบนและด้านล่างเท่ากัน คนหนึ่งเป็นคานาร์ดส่วนอีกตัวไม่มีหาง (เพื่อให้ดูเหมือนปีก X จากภาพยนตร์มากยิ่งขึ้น)

พวกเขาบินได้ดีโดยมีความเสถียร "ไปที่ที่คุณชี้" ที่เป็นกลางมากของเครื่องบินแอโรบิครูปแบบ (pre-3D, pre-turnaround) พวกเขาไม่สามารถบินคมมีดได้เนื่องจากพวกมันมีอำนาจหางเสือน้อยและไม่สามารถทำให้จมูกอยู่ที่ 90 องศาได้ (และเลอะเทอะเป็นจุดม้วนด้วยเหตุผลเดียวกัน) แต่ในการบินแบบไม่ใช้ออกซิเจนพวกเขาจัดการในลักษณะที่เป็น เช่นเดียวกับการออกแบบแพทเทิร์นกลางปีกแบบศูนย์ไดฮีดรัลประจำวัน