Самолёт Е-12Н.

Продольная устойчивость определяется взаимным положением центра тяжести ЦТ ифокуса, т.е. точки приложения равнодействующей аэродинамических сил, действующих на ВСЕ части самолета. 
Фокус - точка относительно виртуальная, так как к нему впридачу подразумевается наличие момента. Равнодействующая аэродинамических сил физически (буквально) будет все таки корректнее прикладывать в ЦД - но ЦД не "стоит на месте".

Возможно,  к крылу, ГО, фюзеляжу по отдельности корректно  прикладывать равнодействующую силу в ЦД, а вот если брать равнодействующую всех ародинамических сил самолета, то она получается зачастую чисто математически-виртуальная, как сумма векторов, и даже точки приложения фактически не имеет, а действует вдоль абстрактной геометрической прямой.

Хотя строгого ответа, что например для крыла равнодействующая распределенных сил приложена именно в ЦД (или строго в фокусе), некоторые источники давать однозначно не беруться 🙂

Для СЛА,фокус определяется главным образом фокусом крыла (т.е. точкой приложения равнодействующей аэродинамических сил действующих на крыло, или, по-другому - центром давления).
Все относительно, конечно, но фокус ЛА уходит более чем существенно назад в сравнении с фокусом крыла именно в силу "добавки" и учета фокуса ГО.
И чего-то у Вас понятие фокуса "перемешано" с ЦД во фразе - Вы их разделяйте, а то кое-кто возмутиться и  Википедию читать пошлет. 🙂
 
И чего-то у Вас понятие фокуса "перемешано" с ЦД во фразе - Вы их разделяйте, а то кое-кто возмутиться иВикипедию читать пошлет. 
У крыла есть центр давления, когда он начинает "гулять", его обзывают фокусом крыла. Вот как то так ;D И не заморачивайся на модных словах, типа приращение и тд и тп.🙂 Насчет читать и узнавать-С удовольствием. Мне это интересно.
 
У крыла есть центр давления, когда он начинает "гулять", его обзывают фокусом крыла
Вы ЧЕ!!!!, фокус-точка приложения приращения силы по сравнению с исходной расматриваемой силой. Зачем все в кучу валить, так труднее анализировать.
 
фокус-точка приложения приращения силы по сравнению с исходной расматриваемой силой
Не чокайте, в вдумайтесь🙂 Я тоже имею ввиду это же, но простым языком🙂 🙂 Если ЦД на месте то он ЦД, а когда он перемещается,  по сравнению и исходном ЕГО же положением то фокус🙂 ЦД это как раз таки и центр СИЛЫ.
 
У крыла есть центр давления, когда он начинает "гулять", его обзывают фокусом крыла
Вы ЧЕ!!!!, фокус-точка приложения приращения силы по сравнению с исходной расматриваемой силой. Зачем все в кучу валить, так труднее анализировать.
Так труднее анализировать.
 
Ну я думал что людям так проще будет понять :-/ Ну ладно, бог с ним с этим фокусом
 
Ну все - все окончательно запутались;оказалось,что не понимает не один Edg,но и многие иные.
В этом свете еще раз попробую растолковать как могу,в т.ч.сняв табу на тех общение с упомянутым Edg.
Итак,для начала и прокомментирую свое,столь ошарашившее г-на Edg,высказывание:
Действительно - если центр давления (приложения полной аэродинамической силы) расположен сзади центра тяжести,то налицо ничем не сбалансированный пикирующий момент и прямолинейный равномерный полет просто невозможен.
Естественно рассматривать установившийся режим полета,каковым и является прямолинейный полет с постоянной скоростью.Столь же естественно,что в этом случае должны быть уравновешены все силы и моменты - если не будут уравновешены силы,то самолет приобретет линейное ускорение;если неуравновешены моменты - угловое ускорение.На самолет в полете действует сила тяжести,приложенная в его центре тяжести,сила тяги,приложенная по оси ВВ,а также силы,действующие на крыло,оперение,фюзеляж,шасси и другие,выступающие в поток части самолета.Часто эти силы сводят к подъемной силе и силе лобового сопротивления,но в общем случае можно все эти силы (включая,кстати,и силу тяги)векторно сложить,объединив таким образом в единую силу,имеющую величину,равную весу самолета и проходящую через центр тяжести - в любом ином случае силы и моменты сбалансированы не будут и движение будет  неравномерным и/или криволинейным.Не проникнувшись этим,нельзя понять и дальнейшие рассуждения.
Изменив угол атаки двойным движением ручки туда-сюда(или он сам изменился в результате порыва например),самолет может повести себя разным образом:он может вернуться к прежнему режиму;может сохранить измененный угол,или это изменение будет прогрессировать - это и есть признаки продольной устойчивости,нейтральной устойчивости или неустойчивости (аналогия - шарик в ямке,на поскости или на горке).Разбираясь в причинах такого поведения,выяснили,что при изменении угла атаки (крыла,всего самолета,петуха,в конце концов...)меняется не только величина действующей силы,но и точка ее приложения (рассматривая для простоты одно крыло,увидим,что при увеличении угла атаки крыла с симметричным профилем точка приложения силы - ЦД -остается на месте;при выпуклом профиле - уходит вперед,а на вогнутом или S-образном - меряют по средней линии - ЦД уходит назад),или,другими словами,добавляя угол атаки,добавляем силу,а также и некоторый момент.Исследуя математически этот процесс,обнаружили,что эту дополнительную силу (приложенную в ЦД)и момент (располагающийся где угодно в пространстве) можно эквивалентно заменить одной силой без момента - но приложенной не в центре давления,а в некоторой точке,которую и назвали ФОКУСОМ,который существует для любой аэродинамической конфигурации
Т.е.запомните - фокус есть точка приложения ПРИРАЩЕНИЯ силы при изменении угла атаки.
Следствием из этого является то,что,если положительное приращение подъемной силы приложено позади ЦТ,то оно создает пикирующий момент,возвращающий исходный угол атаки - такой самолет устойчив;в противном случае - наоборот неустойчивым.
За рамки этого поста выходит тот факт (придется принять на веру),что непременным условием для продольной устойчивости является наличие т.н."положительного продольного V" между передним и задним планами,т.е.передний план (на классике - крыло,на "утке" - горизонтальное оперение) должен иметь больший установочный угол нежели задний план;для летающего крыла в этом смысле необходим S-образный профиль,либо крутка стреловидного крыла,создающие тот же эффект.
Вот так как-то удалось объяснить на пальцах,не привлекая никаких формул - не знаю,насколько понятным объяснение оказалось.
 
при увеличении угла атаки крыла с симметричным профилем точка приложения силы - ЦД -остается на месте;при выпуклом профиле - уходит вперед,а на вогнутом или S-образном - меряют по средней линии - ЦД уходит назад
При все уважении к вам, НЕМНОГО не согласен с этой частью.  Если "косить под общую гребенку":

При увеличении угла атаки в диапазоне от 0 до 3-4 град у симметричных профилей ЦД смещается назад, от 3-4 до 10-12 почти нейтрален, далее опять уходит назад. S образный ведет себя аналогично, но с меньшими "гулянками". А в дипазоне 3-6 до 10-15 У всех профилей ЦД практически нейтрален(незначительно "гуляет).

Цифры приведены конечно с определенной погрешностью, НО поведение и примерные параметры такие.
 
Вот так яснее?

1)Фокусом самолета называется точка на его продольной оси, обладающая следующим свойством. Коэффициент момента аэродинамических сил относительно поперечной оси, проходящей через эту точку, не изменяется с изменением угла атаки самолета

2)Фокусом крыла называется точка на продольной оси его осевой нервюры, обладающая следующим свойством: коэффициент момента аэродинамических сил относительно поперечной оси, проходящей через фокус, не изменяется с изменением угла атаки
 
Жаль, что Yurij занят, наверное, а то ветка кудато от е12 и ему подобных в сторону  катится.
 
Получается пункт и подпункт

ПУНКТ: ЦТ для устойчивости должен находится перед фокусом.  Или " на нем". Чем ближе фокус к ЦТ тем меньше устойчивость, и больше "вертлявость". И расстояние между ними, если смотреть в связанной с самолетом системе координат не изменяется. (Если конечно ЦТ не меняется, но он может меняться из за расхода топлива, расположения пилотов/груза, уборки-выпуска шасси и тд). Сам фокус не меняет места расположения. В нормальных условиях полета.
Их расположение типа фундамет устойчивости и в нормальных условиях полета он не меняется. (сверхзвук нам не нужен)  Если конечно что то не отвалилось из "аэродинамики" или ЦТ не поменялся.

ПОДПУНКТ: А вот ЦД относительно ЦТ еще как изменяется, Отдаляется (назад) от ЦТ- увеличиваются  силы необходимые для поддержания данного положительного угла атаки. Балансировочное сопротивление в общем.  Приближается К ЦД- уменьшается балансировочное сопротивление.
 
У крыла есть центр давления, когда он начинает "гулять", его обзывают фокусом крыла
Вы ЧЕ!!!!, фокус-точка приложения приращения силы по сравнению с исходной расматриваемой силой. Зачем все в кучу валить, так труднее анализировать.
Так труднее анализировать.

   Фокус -точка на САХ с неизменной координатой (в рабочем диапазоне углов атаки) и она единственная относительно которой продольный момент не изменяется при изменении угла атаки т.е. по определению она ничего общего не имеет с точкой ЦД координата которой перемещается по САХ  непрерывно при изменении угла атаки. Из этого вытекает второе определение понятия "фокус"-точка приложения приращений аэродинамических сил ( момент в точке фокуса остаётся постоянным потому что приращения аэродинамических сил прикладываются именно в этой одной точке ...).
Координаты фокуса крыла и ЦД совпадают только у крыла с симметричным профилем.(но фокус всего самолёта не совпадает с ЦД)
 
Если ЦТ совпадает с фокусом, то продольная устойчивость нейтральна, самолет находится в безразличном равновесии. Более точно, небольшая продольная устойчивость при этом все же может быть, например, за счет маятникового эффекта у высокопланов. Эти малые
эффекты сдвигают нейтральную центровку до 5% позади фокуса, но этот сдвиг при определении предельно задней центровки в расчет не принимают и относят на запас.

Далее, понятие фокуса, как неподвижной точки, к которой приложено приращение полной аэродинамической силы при изменении угла атаки строго применимо только при линейной зависимости продольного момента. Собственно, координата фокуса в долях САХ есть ничто иное как производная
dCm/dCy, тогда как координата ЦД по определению равна просто Cm/Cy. Если Cm отличен от нуля при нулевом Cy, то центр давления уходит на бесконечность назад от передней кромки и теряет физический смысл, поскольку силы нет, а момент имеется.
Если зависимость продольного момента от угла атаки существнно нелинейна, то dCm/dCy непостоянна, а это значит, что фокус смещается. Если это смещение значительно, то и понятие фокуса теряет смысл. В частности, это всегда происходит при приближении к критическому углу атаки, причем нелинейность зависит как  от собственно профиля крыла, так и от всех остальных частей тела, в первую очередь, взаимного размещения крыла и ГО.


 
      
 
При все уважении к вам, НЕМНОГО не согласен с этой частью.  Если "косить под общую гребенку":

При увеличении угла атаки в диапазоне от 0 до 3-4 град у симметричных профилей ЦД смещается назад, от 3-4 до 10-12 почти нейтрален, далее опять уходит назад
Крайний пост Дениса абсолютно корректен - на нулевом угле атаки понятие ЦД фактически бессмысленно;на других углах постояноство ЦД с достаточной точностью подтверждено на проводимых продувках пилотажных самолетов,где в 80-х годах я был убежденным сторонником применения ЦПГО,имеющего симметричный профиль (обычно - NACA 0012)где необходимо было выбирать ось навески ЦПГО с нужным изменением шарнирного момента по отклонению.Ничего похожего на Ваши гуляния (возможно они и существуют,но имеют другой порядок малости) наблюдать не приходилось.Что касается углов - как-то верится с трудом,что приведенные Вами величины не зависят от удлинения,- это также заставляет отнестись к утверждению с недоверием.
Жаль, что Yurij занят, наверное, а то ветка кудато от е12 и ему подобных в сторону  катится.
Вообще-то да;пожалуй я выйду из дальнейших обсуждений т.к.обсуждать Е-12 не желаю,а некоторые заблуждения,из-за которых разгорелся флейм,все же,надеюсь,развеяны.
Извините за вмешательство.
 
Ну все - все окончательно запутались;оказалось,что не понимает не один Edg,но и многие иные.
🙂  - есть подозрение, что на самомом деле запутался тот, кто об этом даже мысли не готов допустить :🙂
.
В этом свете еще раз попробую растолковать как могу,в т.ч.сняв табу на тех общение с упомянутым Edg.
😱  :-/  🙂
Действительно - если центр давления (приложения полной аэродинамической силы) расположен... 
Нужно договориться о терминологии. Полная аэродинамическая сила - сумма всех аэродинамических сил. Найти ее "центр" как некую физическую точку приложения может быть весьма непросто или порой невозможно - она может легко оказаться  за пределами  крыла ("сильно" передняя центровка, значительная верхняя децентрация тяги + поплавки с добавочным сопротивлением под брюхом) - там, где физически подьемная сила образовываться не может.
Тогда корректно говорить просто о некой математической абстракции (без буквального понятия ЦД для ЛА в целом) - векторе равнодействующей аэродинамической силы. И этот вектор можно "двигать" вдоль вектора силы и математически преобразовывать-раскладывать на подъемную силу и силу сопротивления в любой точке прямой действия вектора, или преобразовать этот вектор полной аэродинамической силы, перенеся его в любое место и приложив к любой произвольной точке, но при этом добавив момент - просто математика.

Столь же естественно,что в этом случае должны быть уравновешены все силы и моменты 
Здесь многие не совсем понимают, что моменты рассматриваемых сил (сила веса, тяги, полная ародинамическая сила) или какие-то другие моменты для ЛА сами по себе абстрактно не существуют - они появляются только тогда, когда  силы "в первозданном" виде и со своей точкой-линией приложения-действия  начинают прикладывать к произвольным точкам, которые не лежат на линии действия вектора силы- или начинают считать моменты этих сил относительно выбранных точек, ЦТ например.

Часто эти силы сводят к подъемной силе и силе лобового сопротивления,но в общем случае можно все эти силы (включая,кстати,и силу тяги)векторно сложить,объединив таким образом в единую силу,имеющую величину,равную весу самолета и проходящую через центр тяжести - в любом ином случае силы и моменты сбалансированы не будут и движение будет  неравномерным и/или криволинейным.
"Ловкость" построения фраз - и "винигрет"  в итоге с искажением  физической  сути и смысла, ИМХО.

Силы тяги, и полного аэродиннамического сопротивления существуют и проходят там где "образовались" и действуют вдоль линии своего вектора , и как правило НЕ через ЦТ! Только сила веса (равнодействующая) приложена в ЦТ и проходит через него.

Конечно любую силу можно,  математически преобразовав, "запихнуть" в ЦТ, добавив к ней момент относительно ЦТ "исходной" силы - но только это совсем значит, что она там "была" изначально  и там проходит. С таки-же успехом в ЦТ запихивается и подъемная сила крыла, ГО и все что угодно + получившиеся моменты относительно ЦТ 😉

Векторно и геометрически, вектора силы тяги, силы тяжести и полная аэродинамической силы "сходятся" совсем не обязательно в ЦТ, и как правило не в ЦТ - а выше или  ниже ЦТ, по вертикальной линии действия силы тяжести!
Если рассмотреть пересечение вектора полной аэродинамической силы с горизонталью, проходящей через и на уровне ЦТ, то вектор может пересекать ее и позади и впереди ЦТ (о чем и говорил изначально)  - в зависимости от верхней или нижней децентрации силы тяги относительно ЦТ.
Эти вектора сил (тяжести, тяги, полной аэродинамической), без всяких моментов к ним, элементарно строяться на картинке с ЛА и сходятся в одну точку, которая в общем случае ничего общего не имеет с ЦТ! - только лежит на вертикали, проходящей через ЦТ. 
PS вдогонку. Частный случай когда вектор тяги проходит строго через ЦТ - тогда действительно все силы сходятся в ЦТ - но так бывает редко и кратковременно.
Для планирующего полета вектор силя тяжести и полной аэродинамической силы действительно всегда "сходятся" в ЦТ - только им типа деваться некуда, действуют строго по вертикали и соосно оба.  🙂


За рамки этого поста выходит тот факт (придется принять на веру),что непременным условием для продольной устойчивости является наличие т.н."положительного продольного V" между передним и задним планами,т.е.передний план (на классике - крыло,на "утке" - горизонтальное оперение) должен иметь больший установочный угол нежели задний план;
Удивлен безмерно - абсолютно не верное утверждение для классической схемы самолета (про утку не знаю).
Для устойчивости, в общем случае и определенных рамках, абсолютно  безразличны углы начальной установки крыла и ГО. Эти углы установки с "продольным" V являются не первопричиной продольной устойчивости, а лишь следствием оптимизации установочных углов крыла и ГО для минимизации аэродинамических потерь и сохранения эфективности ГО в более широком диапазоне углов отклонения. "Продольное поперчеое V" в полете легко "образуется" отклонением рулей ГО вверх для создания отрицательной подьемной силы - вот и  вся продольная "V" по сути.
 
Однажды в мороз один воробушек замерз прямо на лету и упал на дорогу - прямо в кучу конских яблок от проехавшей только что лошади.Яблоки были теплые и воробушек под ними быстро отогрелся.Отогревшись,он высунул голову и громко зачирикал.Услышав чириканье,прибежала кошка и воробушка съела.
Мораль:оказавшись в дерьме,сиди и не чирикай.
 
  2Denis.

С Вашими комментариями трудно не согласится! Но (методически), видимо не надо было туманить "неокрепшие" мозги "нелинейщиной"....т.к."фокус перемещающийся по САХ это уже не "фокус"! 🙂
 
Однажды в мороз один воробушек замерз прямо на лету и упал на дорогу - прямо в кучу конских яблок от проехавшей только что лошади.Яблоки были теплые и воробушек под ними быстро отогрелся.Отогревшись,он высунул голову и громко зачирикал.Услышав чириканье,прибежала кошка и воробушка съела.
Мораль:оказавшись в дерьме,сиди и не чирикай.

Вы как всегда в своем репертуаре    🙂 - ""разродиться" яблоками, но не сдаться" - все же освежите в памяти векторные преобразования, может пригодится в жизни,  и ошибочных утверждений будет меньше.
 
Назад
Вверх