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Frice
Anmeldungsdatum: 02.04.2009
Beiträge: 4
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 Frice Verfasst am: 18. Sep 2015 13:17 Titel: Momente in dynamischen Systemen |
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Ich habe vor kurzem einen Wikipedia Artikel zu den verschiedenen Anordnungsmöglichkeiten von Tragflächen an einem Flugzeug gelesen. Dabei fiel mir folgender Abschnitt auf | Zitat: | | Shoulder-wings and high-wings share two characteristics, namely: they support a pendulous fuselage which requires no wing dihedral for stability; |
Offensichtlich ist es erstrebenswert dass ein Flugzeug eigenstabil ist. Also ohne zusätzliche eingriffe des Piloten einen stabilen Flug ermöglicht.
Grundsätzlich gibt es hier für anscheinend zwei primäre Mechanismen:
Eine V-Form der Tragflächen (Funktion ist mir klar)
Anbringung der Tragflächen über dem Schwerpunkt des Flugzeugs.
Nun stellt sich mir die Frage wie eine Hochstellung der Tragflächen eine stabilisierende Wirkung haben kann.
Die nachfolgende Abbildung zeigt einen vereinfachten Aufbau eines Hochdeckers. Die Masse des Flugzeugs wird als Massenpunkt im Schwerpunkt des Systems vereinfacht. Die Auftriebskraft der Tragfläche wird in einem fixen Abstand überhalb des COG angetragen.
Die Auftriebskraft zeigt dabei immer durch den Schwerpunkt, und kann somit also kein Moment auf das System ausüben. Da die Gewichtskraft im Schwerpunkt angreift kann auch sie kein Moment auftreten.
Somit sollte sowohl im linken wie auch im rechten Fall das System komplett frei von Momenten sein.
Diese Problem tritt auch auch wenn ich versuche eine Rakete mit einem Hubschrauber zu vergleichen. Auch hier sollten in beiden Fällen keine Rückstellmomente auftreten, womit beide Systeme gleich instabil auf Störgrößen reagieren sollten.
Wo liegt mein Denkfehler?
| Beschreibung: |
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| Dateigröße: |
43.92 KB |
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1384 mal |
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Frice
Anmeldungsdatum: 02.04.2009
Beiträge: 4
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| Frice Verfasst am: 12. Nov 2015 23:41 Titel: |
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Ist die Frage so simpel, dass sie keiner Antwort wert ist oder ist das Problem tatsächlich nicht trivial?
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 6119
Wohnort: jwd
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| Mathefix Verfasst am: 13. Nov 2015 14:04 Titel: |
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Durch Hochstellen der Tragflächen greift die Auftriebskraft an den Tragflächen oberhalb des Schwerpunkts (Angriffspunkt der Gewichtskraft) des Flugzeugs an.
Potentialminimum nach dem Prinzip der virtuellen Arbeit. Damit herrscht ein stabiles Gleichgewicht.
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Frice
Anmeldungsdatum: 02.04.2009
Beiträge: 4
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| Frice Verfasst am: 13. Nov 2015 14:41 Titel: |
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| Mathefix hat Folgendes geschrieben: | Durch Hochstellen der Tragflächen greift die Auftriebskraft an den Tragflächen oberhalb des Schwerpunkts (Angriffspunkt der Gewichtskraft) des Flugzeugs an.
Potentialminimum nach dem Prinzip der virtuellen Arbeit. Damit herrscht ein stabiles Gleichgewicht. |
Wie genau würde ich dann das rückstellende Moment berechnen?
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 6119
Wohnort: jwd
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Frice
Anmeldungsdatum: 02.04.2009
Beiträge: 4
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| Frice Verfasst am: 17. Nov 2015 17:45 Titel: |
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Das hilft mir nur leider überhaupt nicht weiter. Die Arten der Gleichgewichtszustände sind mir sehr wohl bekannt.
 https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6e/Gleichgewicht_%28Physik%29.jpg
Die Abbildung entstammt dem verlinkten Artikel; Das Linke System ist stabil. Dies Resultiert daraus, dass ein Rückstellendes Moment auftritt, welches auftritt wenn das Pendel aus der Lage des Zustandes des minimalen Potentials gebracht wird.
Die Berechnung dieses Moment für den dort gegeben Fall ist trivial. Ich möchte jedoch Wissen wie ich dieses Moment, falls es denn in diesem Fall überhaupt existiert, in einem System ohne festen Auflager Punkt berechen kann.
Ich muss dieses Problem nicht für einen Studienarbeit oder etwas vergleichbares Lösen, sondern möchte es einfach verstehen. Ich habe schon länger darüber nachgedacht konnte es aber nie wirklich lösen.
Ursprünglich bin ich darüber gestolpert als ich die differential Gleichungen für einen Quadrokopter aufstellen wollte. Als ich im Zuge dieses Prozesses über mögliche Vereinfachungen nachgedacht habe, ist mir aufgefallen, dass ich nicht weis ob die Lage des Schwerpunkts, bezüglich des Angriffspunkts der Schubkraft der Motoren, einen Einfluss auf die Stabilität des Systems hat.
Ich kam zum Schluss dass dem _nicht_ so ist, sprich die Lage des Schwerpunkts hat _keinen_ Einfluss. Nur habe ich dann immer wieder Systeme, wie beispielsweise Flugzeuge gesehen bei welchen eine gewisse eigen Stabilität aus vergleichbaren Gegebenheiten resultieren soll.
Deshalb würde ich euch bitten, dass ihr, falls ihr die Lösung kennt diese hier auch möglicht vollständig darlegt. (Am besten mit einem Beispiel)
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