Dieder (Flugzeug)

In der Luftfahrt ist die Dieder der Winkel, der durch die Ebene jedes Flügels und die horizontale Ebene gebildet wird.
Die Geometrie der Dieder sowie andere Eigenschaften des Flugzeugs wie die Position des Flügels am Rumpf und sein Ablenkwinkel bestimmen eine effektive Dieder.
Die kombinierten Effekte des effektiven Dieder und Gierstabilität (richtungsabhängig ) werden untersucht , um das seitliche Verhalten (analysieren Rolle und Gieren) des Flugzeugs.

Diedergeometrie

Die Dieder kann positiv (Flügel nach oben) oder negativ (Flügel nach unten) sein. Die Dieder können nur einen Teil des Tragflügels betreffen , wie beim typischen Jodel- Flügel oder beim F-4 Phantom II . Wenn der Flügel sowohl ein positives als auch ein negatives Dieder hat, sprechen wir von einem Flügel in einer Möwe (wenn der Ort, an dem sich das Dieder ändert, der höchste Punkt des Baldachins ist ) oder sogar von einem Flügel in einer umgekehrten Möwe (wenn der Ort, an dem Die Diederveränderungen sind der tiefste Punkt des Baldachins.

Rollstabilität

Die Dieder eines Flügels wird oft als Bedingung für die Rollstabilität dargestellt.
Statisch gesehen muss für eine Stabilität ein Anfangszustand eines stabilen Gleichgewichts vorliegen. In der Luftfahrt ist die anfängliche Rollbalance-Situation selbst im sogenannten "ausgeglichenen" Flug meistens eine instabile Balance , die vom Piloten oder von einem Autopiloten gesteuert wird. Diese Instabilität ist gering (die Divergenz ist langsam) und verhindert nicht die manuelle Steuerung. Gleiches gilt für das Fahren eines Zweirads, wobei das Lernen der Beherrschung der Rollinstabilität gleichkommt. In der Aerodynamik gibt es Symbole, die die Nick- und Gierstabilität quantifizieren , aber es gibt keinen Rollstabilitätskoeffizienten . Da das Gieren stark auf die Rolle einwirkt, greift der induzierte Rollkoeffizient (durch das Gieren) in die Richtungsstabilität ein, um die Spiralstabilität (siehe unten) zu definieren , die keine Rollstabilität ist.

Dieder- und Rollkontrolle

Gierbewegungen werden mit Rollbewegungen kombiniert: Eine Gierbewegung führt zu einer mehr oder weniger starken Rollbewegung.

• Sie können eine ausgeglichene Kurve (ohne Schleudern) mit einer "zweiachsigen" Ebene ohne Querruder ausführen. Dazu wird das Ruder betätigt, das Flugzeug bewegt sich seitwärts (im Schrägangriff), der vorrückende Flügel erhält mehr Luft als der zurückweichende Flügel, er trägt mehr, das Flugzeug neigt sich. Dies wird als induziertes Rollen bezeichnet . Dies erfordert eine durchschnittliche Dieder von etwa 8 °.

• Bei sogenannten "dreiachsigen" Flugzeugen, die mit Querrudern ausgestattet sind, wird die Dieder so eingerichtet, dass ein Schrägangriff (beim Gieren) eine induzierte Rolle erzeugt, die für die Spiralstabilität ausreicht (siehe unten). In einem Kunstflugflugzeug ohne Dieder gibt es praktisch kein durch das Gieren induziertes Rollen: Die beiden Achsen sollen "entkoppelt" sein.

Effektive Dieder

Der mit Clb bezeichnete effektive Dieder- oder "Dieder-Effekt" ist die Variation des Rollmoments Cl als Funktion des Gierwinkels b.

Der Wert des Dieder-Effekts hängt ab von:

• die Dieder des Flügels,
• die Position des Flügels auf dem Rumpf. Die hohe Position des Flügels erhöht den Dieder-Effekt.
• der Flügel Pfeil. Der hintere Pfeil erhöht den Dieder-Effekt. 5 Grad Pfeil nach hinten sind ungefähr 1 Grad Dieder wert.
• Einfallswinkel, insbesondere für Flugzeuge mit geschwungenen Flügeln wie der Rutan VariEze . Der Dieder-Effekt nimmt mit der Inzidenz zu.
• der Querhub des Rumpfes und der Flosse. Über dem Schwerpunkt erzeugte Seitenkräfte (hohe Drift) erhöhen den Dieder-Effekt. Das Fehlen eines Rumpfes (die Anfänge der Luftfahrt) verringert den Dieder-Effekt.

Der Dieder-Effekt kombiniert mit Richtungsstabilität, um Spiralstabilität zu ergeben . Dies führt zu folgenden Diederwerten:

• hoher Flügel

ohne Pfeil nach hinten: schwach positiv oder null Dieder mit hinterem Pfeil: negative Dieder in der Größenordnung von 4 bis 6 Grad. ( B-52 , Galaxy C-5 , Antonov An-225 , Airbus A400M ), AV-8B Harrier II .

• niedriger Flügel,

ohne Pfeil nach hinten: positive Dieder, häufiger Wert 4 bis 5 Grad mit Pfeil nach hinten: Null oder schwach positive Dieder

Auswirkung der Dieder auf Rollen und Gieren

Abhängig davon, ob die Störung der Flugbahn das Rollen oder das Gieren betrifft, trägt ein positives Dieder dazu bei, das Flugzeug von seinem anfänglichen Rollwinkel wegzubringen oder umgekehrt.

• Rollstörung  : Wenn das Flugzeug rollt, bewirkt die Summe seines Gewichts und der Auftriebskraft der Flügel, dass es sich seitwärts bewegt (Schrägangriff, Gierwinkel ungleich Null). Wenn das Flugzeug gekippt wird, ist der Anstellwinkel des unteren Flügels größer. es verschleißt mehr, dies erzeugt ein Rollmoment in der entgegengesetzten Richtung zur anfänglichen Rollneigung. Aufgrund der Dieder und des Pfeils hat der niedrige Flügel eine effektive Flügelspannweite, die größer ist als die des hohen Flügels. Sein Auftriebswiderstand ist geringer als der des Hochflügels. Dieser Unterschied im Luftwiderstand führt zu einem Gierdrehmoment, das eine induzierte Rolle in der entgegengesetzten Richtung zur anfänglichen Rollneigung erzeugt.
• Gierstörung  : Wenn das Flugzeug gähnt (Schrägangriff), erzeugt der Dieder-Effekt ein induziertes Rollen , zumal die Dieder (und der Pfeil) wichtig sind. In diesem Fall bewegt die induzierte Rolle das Flugzeug von seinem anfänglichen Rollwinkel weg. Es ist das Flugzeug, das den schwächsten Dieder-Effekt hat (Kunstflugzeug: Mittelflügel, kein Dieder oder Pfeil), das dann am wenigsten von seinem anfänglichen Rollwinkel abweicht. Wir könnten der Einfachheit halber "das stabilste in der Rolle" oder eher das am wenigsten instabile sagen, aber wir haben gerade gesehen, dass dieser Begriff der Stabilität "in der Rolle" nicht angewendet werden kann.

Einfluss der Dieder auf die Neigung in der Kurve

Das Flugzeug reagiert in einer Runde auf einen Fehler oder einen Banküberschuss:

• Wenn das Flugzeug zu geneigt ist, gleitet es seitlich zur Innenseite der Kurve
• Wenn das Flugzeug nicht überhöht genug wird es rutscht seitlich aus der Reihe.

Im Falle des Belegs:

• Wenn der Dieder-Effekt die Gierstabilität überwiegt, richtet sich das Flugzeug auf (seine Rollneigung nimmt ab). Wir haben eine sogenannte Spiralstabilität .
• Wenn der Dieder-Effekt nicht ausreicht, dreht sich das Flugzeug unter dem Effekt der Drift nach innen. Unter der Wirkung des durch das Gieren induzierten Rollens wird es mehr Roll- und Nasenabsenkung verursachen: Dies ist die für die Spiralinstabilität charakteristische "eingerückte Kurve".

Niederländische Rolle

Um das Steuern bei schlechten Sichtverhältnissen zu erleichtern (Verlust von visuellen Referenzen, die zum Einrücken führen können), weisen Reiseflugzeuge immer eine positive Spiralstabilität auf (die effektive Dieder überwiegt die Gierstabilität). Dies führt zu einem Flug unter turbulenten Bedingungen durch gekoppelte Schwingungen und einer zeitlichen Verschiebung in Gieren und Rollen: Dies ist die " niederländische Rolle ".

Zum Thema passende Artikel

• Aerodynamik - Die Begriffe der Flügelaerodynamik
• Induzierte Rolle
• Spiralstabilität
• Niederländische Rolle

Anmerkungen und Referenzen

1. Stabilität der Tonhöhe (DCL / DA oder CLa) und Gieren (DCN / db oder CNB), in dem eine der Angriff Steigungswinkel und der Gierwinkel b
2. ... übliche Zunahme des Dieder-Effekts mit zunehmendem Anstellwinkel. Stabilität und Kontrolle des Flugzeugs, Seite 171 Abzug-Larrabee
3. "Für den VariEze ... Dieder-Effekt (Clb) im AOA-Bereich von 0 bis 20 ° um den Faktor 4 erhöht." NASA TM 88354 - Ein Blick auf die Handhabungsqualitäten von Canard-Konfigurationen
4. Richtungsstabilität notiert Cnb (Variation des Giermoments Cn als Funktion des Gierwinkels b) in Abhängigkeit insbesondere von der Oberfläche und dem Hebelarm des Vertikalstabilisators
5. "Highwing. Dieder-Effekt wird um ca. 5 Grad erhöht", Aiplane Stabilität und Kontrolle, Seite 93 Abzug-Larrabee