Skrivet av: Sudden | 2015/12/29

Om stabilitetsnostalgi, och om plan som ser litet eljest ut

När jag ögnar läroböcker eller pedagogiska texter om konsten att flyga ser jag figurer där det framgår att stabben trycker ned stjärten och på sätt balanserar att planet ”är framtungt”, alltså att tyngdpunkten ligger framför tryckcentrum på vingen. Detta för att enkelt få planet stabilt. Det verkar idiotiskt, varför motverka den lyftkraft vingen ger? När jag modellflög på 50-talet utgick man minsann från bärande stabbar, alltså som bidrog till lyftkraften. Tyngdpunkten låg typiskt på ca 60 % av vingkordan medan dagens fullstora plan har den vid ca 30 %, räknat från vingframkanten har jag förstått. Men nu heter det: 

Stability can be obtained for any planform configuration by locating the center of gravity (c.g.) ahead of the aerodynamic center (a.c.). The c.g. range available is configuration-dependent and is affected by tail size (area) and location. In a stable conventional aircraft, the forward c.g. limit is determined primarily by the ability of the tail to raise the nose wheel for lift-off. The aft c.g. location is determined by stability considerations usually slightly ahead of the neutral point. The adverse consequences of a c.g. location too far aft can arise insidiously; the aircraft may diverge (slow up) from the trim speed to the stall where in some cases full nose-down pitch control will not increase airspeed (lower AOA) and provide a safe recovery, particularly at low altitude. 

Nu är det ju så att med bärande stabbe, hamnar planets aerodynamiska centrum bakom vingens lyftkraftcentrum. Då gäller det att ha rätt anfallsvinkel och profil på stabben (”polarkurva” ) påpekar Sigurd Isacsons i sin nedan nämnda bok så att stabbens relativa lyftkraft ökar mer än vingens.

Så här såg vi och Sigurd Isacson det hela i sin ambitiösa bok ”Modellplankonstruktion” från 1947. Läsaren fick lära sig mycket teori och det var många svåra resonemang. ”Låt oss tänka att en störning a uppkommer. Då kommer b att hända och följden bli c. O s v. Jag får huvudvärk av att behöva tänka i så långa ”orsakskedjor” och jag kommer ofta fram till motsatt slutsats.

Inget snack om stabilitet just här men väl på andra ställen i boken ser jag men så omständligt beskrivet att jag avstod (Se exempelvis sid 62 ff). Och bärande stabbe är det!:

sid67

Ännu 1973 var den bärande stabben utgångspunkten för Göran Alseby:

Alseby-krafter

 

Segelflygarna Robert Axelsson/Robert Danewid var 1993 medvetna om vad som var optimalt:

Optimalt

Här är några sidor från deras bok och några viktiga sidor från ICA bokförlags ”Modellflygning” av Jan-Olov Molin och Carl-Göran Sundstedt 1978. Jag har i texten markerat detaljer jag tycker är viktiga. Axelsson/Danewid berättar bl a om en del knep segelflygare försökt med.

Nå det är ganska klokt att vingen får ta den största bördan. Den kan ges en optimal profil, medan stabben sedan får kompensera för de krafter som uppstår vid olika flygförhållanden; hastighet, last m m. Här en effektivt nedåttryckande stabbe hos STOL-planet Zenair CH-701 där man inser vad som förväntas av den, alltså att hålla ned nosen när klaffar och slots strävar efter att höja stjärten:

Zenair CH 701

Sedan minns jag hur många av mina modeller, speciellt S 1-segelmodeller med ca 1 meters spännvidd hade en tendens att komma i s k ”hackflykt”:

Hackflykt

Planet var dynamiskt instabilt, så heter det visst. Med ett radiostyrt sidroderplan kunde man ju göra en sväng för att få ned nosen. Senare har jag i vuxen ålder gjort små segelmodeller att leka med (för mina barn sa jag) och de flög ofta bra. Jag tror på ”vingöron”.Eichwald_1987

Forna tiders modeller med bärande stabbar hade också större stabbar än i vad som är vanligt idag på friflygande segelmodeller. Ett exempel är Ragnar Odenmans stora segelmodell kring 1950. Notera de ordentligt välvda profilerna. Stabbens yta är ca en fjärdedel av vingens.

S-int-modell av Ragnar Odenman

 

Observera att det var den totala bärande ytan, alltså inklusive stabben, som räknades i den aktuella tävlingsklassen S-int. Jag tror reglerna föreskrev att stabben fick vara högst 1/3 av den totala bärande ytan eller av vingytan.)

Cirka 30 år senare kom en trevlig litet mindre S 1-modell, Cikada:

Cikada

 

Stabben har blivit mindre, den har ju en lång hävarm att jobba med. Man undrar hur man får balans med den långa bakkroppen. Bilden är lånad från SMOS, Sveriges Modellflygares Oldtimer-sällskap.

Men det finns ju plan som är annorlunda formade , exempelvis flygande vingar, canarder och tandemvingar. Bra konstruktörer finner alltid något skäl för att göra saker annorlunda. Om vad som är bäst strida sedan de lärde. Är exempelvis canarden ”i princip” bättre än den konventionella utformningen med stjärt? Rutans Varieze blev ju (ett tag?) populär. Kanske man får ut något av denna NASA-studie om egenskaper (och historia).

Här nedan är Bleriot-medarbetaren Peyrets tandemvingade segelflygplan som inte var så pjåkigt för det tidiga 20-talet; Peyret flög 1923 i drygt åtta timmar med planet vilket var det bästa något segelplan åstadkommit dittills:

Peyret_segelplan

Båda vingarna var bärande; den bakre var ingen stabilisator. Min intuition säger mig att planet var (alltför?) stabilt till skillnad från den ”Flygande loppan” som i början alltför lätt kunde hamna i ett uppochned-läge. I och för sig stabilt men…

Här Burt Rutans Varieze:

Varieze

 

Bilden är från Wikipedia, skribent/fotograf Arpingstone

Jag hade blivit nyfiken på var tyngdpunkten bör ligga i detta plan, men jag fann ingen konkret uppgift. (Men dock ett mycket omständligt dokument hur man skulle mäta den.) Gissar den ligger nära knäcken på vingframkanten. Dock sägs canardvingen bidra med en ”oproportionellt” stor del av lyftkraften  enligt Seth Anderssons NASA-text. Ett praktiskt problem är att när piloten stiger ur blir planet baktungt och sätter sig på ”stjärten” varvid jag antar propellern går all världens väg om motorn är igång. Planet måste därför hanteras med omsorg (och som här parkeras stående på nosen)! Mer att se på https://www.youtube.com/watch?v=cSstlRdoG7g samt https://www.youtube.com/watch?v=Ucu659YYLTs

Mer att läsa om planet och andra canarder finns i Seth B Andersons tidigare nämnda  studie. Bröderna Wrights historiska ”Flyer” liksom många andra tidiga plan var ju canarder och även senare plan, som exempelvis Paul MacCreadys ”muskeldrivna” Gossamer-plan).

Gossamer_Albatross

 

I våra dagar har konceptet blivit populärt när man kan räkna på hur nosvingen kan hjälpa huvudvingens luftströmning (Viggen, Gripen; Rafale, Eurofighter m fl).

Här nedan en Curtiss-canard som fick problem vid stall-utprovning då den tumlande framåt och förblev fallande inverterad ända ned i backen. Piloten kunde stiga av i tid:

Pladask

 

Det amerikanska flygvapnet satsade under kriget på tre aerodynamiskt radikala typer. En var Curtiss Ascender XP-55 (bilden ovan), Northrop Black Bullet XP-56 och Vultee XP-54. Men typerna blev misslyckanden av olika skäl, även om man nog lärde sig en del.

Här är ett trevligt kåseri om modellflyg av Kaianders Sempler i Ny Teknik. Oj vad det hänt mycket! Men att se en egen konstruktion bete sig väl i lufthavet var lika roligt på min tid.

Ja, det blev ju långt det här men när jag söker på webben efter stoff/underlag så hittar jag så mycket skoj som kanske inte direkt hör till ämnet. Men det är synd att undanhålla någon dessa filmer:

Sudden

 

 

Annonser

Kommentera

Fyll i dina uppgifter nedan eller klicka på en ikon för att logga in:

WordPress.com Logo

Du kommenterar med ditt WordPress.com-konto. Logga ut / Ändra )

Twitter-bild

Du kommenterar med ditt Twitter-konto. Logga ut / Ändra )

Facebook-foto

Du kommenterar med ditt Facebook-konto. Logga ut / Ändra )

Google+ photo

Du kommenterar med ditt Google+-konto. Logga ut / Ändra )

Ansluter till %s

Kategorier

%d bloggare gillar detta: