Fråga:
Varför skulle en segelflygplan ha vattenballast? Om det försöker hålla sig högt utan motor, skulle det inte vara bättre att vara så lätt som möjligt?
Lnafziger
2014-01-05 21:57:02 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Så jag tittade på beskrivningen av en ASW 27 B-segelflygplan och sprang över detta uttalande:

Två vattentankar i vingen plus ytterligare 35 liter tank i flygkroppen gör det möjligt för ASW 27 B att bära mer vattenballast än någon annan 15 m segelflygplan och också ge den det bredaste utbudet av vingbelastningar

Om ett segelflygplan försöker hålla sig högt som länge som möjligt, skulle det inte vara bättre att vara lätt? Varför skulle du lägga till ballast och kunna dumpa den?

Bortsett från alla hastighetsfördelar ger dumpning av ballast strax före landning * fantastiska * foton. Ibland har det också använts för att irritera konkurrenter (^ _-)
@yankeekilo: Haha, bra poäng!
Du försöker också flyga långt och snabbt, vilket kräver energi. Och vikt + gravitation är ett utmärkt sätt att lagra energi.
åtta svar:
#1
+59
Force
2014-01-06 01:16:04 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Massan påverkar inte det maximala avståndet, bara den maximala uthålligheten.

Till exempel, avbilda två identiska plan A och B: A väger 50 kg mindre än B. Antar vi ingen vind (horisontell / vertikal) och hastighet för bästa glidning, båda segelflygplanen kommer att landa på exakt samma plats.

Det lättare flygplanet A kommer dock senare än B, eftersom hastigheten för bästa glidning är mindre än för B. Sammanfattningsvis kan du säga att extra massa bara ökar kryssningshastigheten, men inte reseavståndet.

Segelflygningstävlingar är oftast en rutt du måste flyga på kortast möjliga tid. Så det betyder att om du har en högre hastighet för bästa glidning kan du flyga snabbare i tävlingar.

Den enda nackdelen med att ha en högre vikt är att ditt liftrate i termik minskar och på grund av högre hastighet är det svårare att centrera termiken.

Det är i viss utsträckning också möjligt att flytta tyngdpunkten (CG) med den extra belastningen. Ju längre det är till aktergränsen, desto högre är ditt maximala avstånd. Detta beror på att du kommer att ha mindre nedkraft från den stabilisator som krävs. (Om CG är vid frontgränsen måste du dra i kontrollpinnen för att flyga nivå, därför har du mer drag). Men jag tycker att detta är ganska positivt och oftast används vattnet för att flyga snabbare.

Källa: Jag är en glidpilot och håller för närvarande på min ATPL-utbildning.

En annan nackdel / försiktighet med högre belastning är högre stallhastighet.
Ja, jag antydde på något sätt att med "högre hastighet är det svårare att centrera termiken", men du har helt rätt. För det mesta centrerar du värme precis över stallhastigheten.
Det finns två faktorer: högre stallhastighet och högre sänkningsförhållande. Båda har negativa effekter på cirkling, särskilt i svaga / smala värmer. Men jag nämnde högre stallhastighet främst på grund av den extra försiktighet du måste ta t.ex. nära terräng (åsar) eller vid en plötslig landning som kanske inte ger tid att dumpa ordentligt.
Detta är ett bra svar, men om CG har de flesta moderna segelflygplan en specifik och annorlunda ballast, som ligger i halefinnen, inte i vingarna.
Egentligen kommer det tyngre segelflygplanet att flyga längre från samma höjd. Den högre vingbelastningen låter den flyga med ett högre Reynolds-nummer, och för en segelflygplan översätts detta till mindre friktionsdrag.
@PeterKämpf Har du en källa för det?
Detta svarar på frågan, men det tar inte upp aerodynamiken: varför har en tyngre segelflygplan en högsta max L / D-hastighet?
En del av mitt svar behandlas inte i det här svaret: Varför skulle du vilja dumpa ballasten, med tanke på fördelarna du listar, skulle inte en fast ballast vara bättre?
@PeterKampf varför minskar friktionsdragningen med ökad hastighet? Jag skulle ha trott att motsatsen var sant.
@pericynthion: Du har rätt, och jag menade att säga dragkoefficient. Jag måste omformulera min kommentar.
@Force: Reynolds-talet ökar med hastigheten och friktionskoefficienten går ner. Att flyga vid en högre vingbelastning betyder att flyga vid en högre hastighetsregim och med en lägre friktionsläge koefficient, sålunda bättre L / D än vid samma polära punkt vid lägre hastighet. Detta är grundläggande aerodynamik - vilken källa behöver du?
@PeterKämpf Ah, det är vettigt nu. Tack, jag var orolig att jag hade ett grundläggande missförstånd :)
@PeterKämpf Som påpekas i svaret antar jag att båda segelflygplanen flyger _ vid hastigheten för bästa glidning_
@Force ... ja, vilket innebär att man flyger snabbare eftersom den har högre vingbelastning. Du säger lika mycket i ditt svar. Om man anländer tidigare till samma plats måste den * ha * flugit snabbare.
@Lnafziger: Eftersom landningen blir mjukare om du i förväg blir av med den extra vikten / massan.
#2
+23
yankeekilo
2014-01-08 04:26:52 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Förutom de andra svaren, låt oss titta på detta L / D (= E) -diagram över den lockande DG-1000 från GD Flugzeugbau (men frukta inte, det är sant för alla segelflygplan):

enter image description here

Det bästa L / D-förhållandet är lika för olika vingbelastningar, men förekommer i olika hastigheter - ju högre belastning, desto högre hastighet. Du kan också se att lägsta / stallhastighet också är högre för högre belastningar.

Nästa diagram visar polär kurva: enter image description here

Du kan se att den lägsta diskhastigheten uppstår vid lättaste belastningen. Ju tyngre belastning, desto längre måste du cirkla i samma värme för en given höjdförstärkning.

Belastningen är en avvägning mellan högre medelhastighet och mindre effektiv klättring. Vid starka temperaturer och / eller långa glidintervall rör sig det optimala mot mer, under svaga förhållanden mot mindre eller ingen ballast. Det som är bra är att du kan tömma vatten ganska snabbt (även delvis), så att du i en tävling vanligtvis tenderar att fylla (och tömma i fall) snarare än att starta ljus ( Quintus kan t.ex. upp till 250 liter!)

Bakre ballast i det vertikala svansplanet används ibland för att balansera en framåtriktad CG orsakad av vatten i vingarna - beroende på ditt fartyg kan partiell dumpning problematisk.

Naturligtvis finns det många filosofier och taktiska debatter om "vatten eller inget vatten" -tvist, men när du väl har tagit ett identiskt, lättare fartyg med fulla vingar och utan höjdförlust, kommer du till se hur rolig ballast kan vara (fram till nästa term, det vill säga).

#3
+13
Peter Kämpf
2017-03-09 02:46:49 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jag ställer in mer än tre år för sent eftersom jag inte är helt nöjd med svaren här. Ja, Lnafziger, när du vill vara uppe så länge som möjligt ska planet vara så lätt som möjligt. Men ibland måste du gå ner snabbt: Det här är när vattenballast läggs till.

Kraften är rätt: Vattenballasten påskyndar allt. Men det finns mer till det.

StallSpin har också en bra poäng: Högre vingbelastning är lika med mindre störningar av vindbyar.

Men det finns två punkter som också bör övervägas:

  1. Högre hastighet betyder högre Reynolds-nummer. Eftersom detta antal visar förhållandet mellan tröghet och viskösa krafter betyder det att friktionsdrag är relativt lägre. Konsekvensen är att segelflygplanet med den högre vingbelastningen verkligen flyger lite längre än den ljusa segelflygplanet när båda flyger med sin bästa L / D-hastighet. Skillnaden är inte stor men ger det tyngre fartyget ytterligare en hastighetsfördel när det kan lämna den sista termiska en varv tidigare än det lättare segelflygplanet.

    Men det högre Reynolds-numret gör en ännu större skillnad vid låg hastighet: Rulla kontrollen förbättras mycket med vattenballast. Vid Reynolds nummerintervall som är typiskt för en segelflygas yttre vinge vid låg hastighet (mycket mindre än en miljon) förbättrar hastighetsökningen stallmotståndet och styrkraften markant.

Friction drag coefficient of a flat plate over Reynolds number
Friktionsdragkoefficient för en platt platta över Reynolds-nummer (bild källa). Kurvan för ett segelflygplan är mellan de helt laminära och de helt turbulenta. Observera de dubbla logaritmiska axlarna.

  1. Taktik: Vattenballast används mest i tävlingar, och när flera flygplan delar en termisk, väntar varje pilot på att de andra ska flyga till nästa termal. Att titta på de andra berättar för honom / henne var den bästa vägen för minsta höjdförlust är. Detta gör till och med att de högsta piloterna i termiken öppnar sina hastighetsbromsar, bara för att undvika att lämna termiken först. Med vattenballast minskar klättringshastigheten (högre sjunka plus större svängradie konspirerar för att minska segelflygningens stigningshastighet avsevärt), så piloten med vattenballast kommer till och med att ha en taktisk fördel i klättringsfasen genom att flyga ett tyngre fartyg. / li>
mycket intressanta detaljer, en fråga: i trafikflygplan, ju tyngre planet, desto lägre nedstigningshastighet - hur hjälper ballasten att gå ner snabbt i det här scenariot?
@ymb1: Nej, tyngre plan flyger snabbare och går också snabbare. Det är inte meningsfullt att lägga till ballast i ett motoriserat flygplan om du inte behöver korrigera cg-platsen.
Jag är ledsen, jag tror att min fråga inte var klar. På grund av kommentarernas begränsning har jag ställt en [ny fråga] (https://aviation.stackexchange.com/q/75181/14897).
Även om det är mycket tydligt att du talar om ett allmänt "behov av hastighet", din specifika kommentar "Men ibland måste du gå ner snabbt: Det här är när vattenballast läggs till." verkar ha orsakat viss förvirring. (Se till exempel https://aviation.stackexchange.com/q/75181/34686). Du kan eventuellt överväga att byta till något för att "Men ibland måste du flyga snabbt. Det här är när vattenballast läggs till."
#4
+4
StallSpin
2014-01-06 04:10:22 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Force svar är ganska mycket svaret , men anser också att massa = tröghet. Om du väger mer är det mindre troligt att du blir störd av någon extern kraft (turbulens). Ett lättare plan är mer manövrerbart men det kommer också att studsa mycket.

Jag kan dock inte kommentera hur stor effekt de aktuella förkopplingsdonen har på detta för en segelflygplan.

Förmodligen mycket, med tanke på att segelflygplan i allmänhet är mycket mycket lättare än internt drivna flygplan av samma storlek.
#5
+4
Sula
2015-02-06 08:41:28 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Force svaret är mycket bra. Men påståendet "ytterligare massa ökar bara kryssningshastigheten, men inte reseavståndet", sant för alla glider, tar inte hänsyn till det faktum att förhållanden som är lämpliga för svängning vanligtvis existerar under en begränsad tid varje dag - så ökande kryssningshastighet ökar definitivt avståndet.

StallSpin s poäng om minskad effekt av turbulens på en ballastad segelflygplan är betydelsefull. Detta ses bäst när man flyger en ås, som i stark vind kan vara väldigt grov. Det ballastade segelflygplanet, som lider mindre acceleration av den grova luften, kan flyga snabbare och lägre, där den horisontella vindkomponenten är mindre, vilket kräver en mindre krabbevinkel.

#6
+3
vsz
2015-10-21 00:43:49 UTC
view on stackexchange narkive permalink

En annan faktor som de befintliga svaren inte nämner: om du bara flyger med en tvåsitsig segelflygplan kanske du vill lägga till ballast för att korrigera ditt tyngdpunkt.

Segelflygplan är lätta, så en saknad person kan ha en betydande inverkan på tyngdpunkten. Tvåsitsar är optimerade för att flyga med två personer ombord. Jag har till och med sett att blyballast används i en glidare när en väldigt tunn och liten trainee flög med en tung instruktör i baksätet.

Det är därför jag äger över 50 pund blyskott, sydd upp i tygpåsar. Jag sitter på den medan jag flyger med ett segelflygplan. Andra, tyngre piloter sitter på något annat. I själva verket kan det här svaret förbättras lite genom att utvidga det till att täcka svängar med en sits. I praktiskt taget alla ensidiga segelflygplan sitter piloten långt före CG, och så en lätt pilot måste ofta bära ballast vid pilotplatsen för att hålla CG inom det tillåtna kuvertet. Inte riktigt vad den ursprungliga frågan ställde dock.
#7
+1
quiet flyer
2020-03-13 06:23:42 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Förutom allt bra innehåll i alla andra bra svar, bör en ytterligare punkt göras: när luftmassan rör sig horisontellt och / eller vertikalt är glidförhållandet över marken annorlunda än glidförhållandet genom luftmassan och därför är glidförhållandet över marken annorlunda än L / D-förhållandet.

När du glider in i en motvind är det maximalt erhållna glidförhållandet i förhållande till marken högre när glidplanet är tungt än när det är lätt . Du kan enkelt verifiera detta själv: från och med det andra diagrammet i detta relaterade svar, förläng den horisontella axeln till vänster tillräckligt för att inkludera grafens ursprung. Sätt nu din penna på punkten (x = 50 km / h, y = 0). Med utgångspunkt från denna punkt (x = 50 km / h, y = 0) är lutningen för en linje som dras tangenten till kurvan för lufthastighet-mot-sjunkhastighet det högsta möjliga glidförhållandet i en 50 km / h motvind i luft som varken ökar sjunkande. Du kan se att linjen ritad tangent till den ballastade kurvan är plattare (dvs. har mindre lutning) än linjen ritad tangent till den ballastade kurvan.

När vi tänker på att när en segelflyg flyger en uppgift som återgår till utgångspunkten på en blåsig dag, det tillbringar alltid mer tid på att flyga med en motvindskomponent än med en medvindskomponent, detta är ingen trivial punkt.

Naturligtvis är denna effekt ännu mer uttalad om vi drar vår tangentlinje från (x = 100 km / tim, y = 0), som representerar det bästa möjliga glidförhållandet när du flyger mot en 100 km / timvind.

När en radiostyrd miniatyrglidare svänger i lutning i stark vind, är inte ovanligt att stöta på förhållanden där en lättbelastad segelflygplan har svårt att göra några framåtriktningar alls och bara sjunker nästan vertikalt ner till marken, medan en tungt laddad version av samma flygplan kan flyga mycket närmare max L / D-angreppsvinkel och kan därmed tävla framåt i hög hastighet samtidigt som man bibehåller höjd eller klättring.

På samma sätt, om vi tar grafen som diskuterats ovan och förlänger y-axeln uppåt så att den sträcker sig till positiva värden för y, och börjar rita vår tangentlinje från punkten (x = 0, y = .2 m / s), vi kan hitta det högsta erhållna glidförhållandet i förhållande till marken i närvaro av en 0,2 m / s neddragning och noll motvind / medvind. Återigen är linjen ritad tangent till den ballastade kurvan plattare (dvs har mindre lutning) än linjen ritad tangent till den obalasterade kurvan. I ett neddrag är det maximalt erhållna glidförhållandet i förhållande till marken högre när glidflygplanet är tungt än när det är lätt. Eftersom luften mellan värme ofta sjunker för vissa grad är det inte heller en trivial punkt. En instans där en glidpilot mest sannolikt är intresserad av att maximera sitt glidförhållande över marken är när han eller hon flyger i sjunkande luft, och i denna situation hjälper ballast.

Samma metod kan användas för att hitta det maximalt erhållna glidförhållandet i förhållande till marken i luften som sjunker och inkluderar en motvindskomponent. I det här fallet hjälper ballast verkligen mycket - det maximala erhållna glidförhållandet i förhållande till marken kommer att vara mycket högre i det ballastade segelflygplanet än i det obalasterade segelflygplanet.

Uppenbarligen kan detta svar förbättras genom att faktiskt tillhandahålla siffror med relevanta linjer ritade på dem, eller länkar till en annan webbplats som oberoende illustrerar samma process - jag sparar det för en annan dag.
#8
-3
DanO
2017-03-02 23:37:00 UTC
view on stackexchange narkive permalink

En punkt som inte uttryckligen nämns i andra svar är att ingen i bästa fall flyger på en stark skyhög dag L / D. Antag att hissen är stark och att klättra inte är något problem. Ballast upp till max brutto. Kryssa mellan värme på 100 knop. Diskhastigheten vid samma lufthastighet kommer att vara mycket högre om ingen ballast bärs.

Du kan enkelt se detta genom att kontrollera de polära diagrammen i detta relaterade svar. Titta på det andra diagrammet - diagrammet för sjunkhastighet kontra lufthastighet för tre olika vingbelastningar. 100 knop är cirka 180 km / h. Vid den tyngsta belastningen är diskhastigheten vid denna lufthastighet 1,8 m / sek, och vid den lägsta belastningen är diskhastigheten vid denna lufthastighet 3 m / sek. Det är en 66% högre diskhastighet.

När du flyger med en viss flyghastighet som ligger långt över bästa L / D-hastighet ökar ballast faktiskt det avstånd som görs för samma höjdförlust.

"* Kontrollera ploar-diagrammet för 100 knop vid max brutto *", det skulle vara trevligt om du kunde inkludera detta dokument, för det är en konstig sak att intervallet kan ökas bara genom att lägga till vikt ... om det var sant, kommersiellt flygplan skulle ta fler passagerare på ett större avstånd till en lägre kostnad.
För att jag ska tro detta svar behöver du en mycket bra källa för att säkerhetskopiera det.
Wow, massor av nedröstningar för detta mycket sanna uttalande? Antag att nedröstningar är ett noggrannhetsmärke på den här webbplatsen. Inte konstigt att han gav upp efter bara ett svar. Dessutom är det uppenbart att uttalandet är sant bara genom att titta på det andra diagrammet på detta relaterade svar https://aviation.stackexchange.com/a/698/34686.
@mins - den sista raden i din kommentar ovan adresseras av de två sista styckena i mitt relaterade svar här https://aviation.stackexchange.com/a/75217/34686
@quietflyer: "* Wow, massor av nedröstningar för detta mycket sanna uttalande? *", Nedröstningarna är sannolikt inte för att detta är sant eller falskt, utan för att den konstiga punkten (ju tyngre flygplanet, desto längre räckvidd) inte visas och därför "svaret är inte användbart" vilket är den nuvarande innebörden av en nedröstning (det var annorlunda tror jag). Jämför med Peters svar som argumenteras. Du kanske kan förbättra inlägget.
@mins - faktiskt visade han det ganska bra; han klargjorde helt enkelt inte exakt vilken graf han pratade om, vilken var en i ett annat nyligen svar. Bör vara klart nu.
@Notts90supportsMonica - källa tillhandahålls nu.


Denna fråga och svar översattes automatiskt från det engelska språket.Det ursprungliga innehållet finns tillgängligt på stackexchange, vilket vi tackar för cc by-sa 3.0-licensen som det distribueras under.
Loading...