Hoe grondeffect Alters Lift en sleep tijdens opstijgen en landen

Het Aerodynamische mechanisme van het grondeffect

De grondeffect is een voorspelbare aerodynamische reactie die optreedt wanneer een vliegtuig werkt binnen ongeveer één spanwijdte van de grond. Het vaste oppervlak beperkt fysiek de driedimensionale luchtstroom rond de vleugel, met name de vleugeltip vortices. In vrije lucht, een vleugel produceert lift door het creëren van een drukverschil .Hieronder , lager . Dit differentieel drijft een spanwijs stroom die rolt in het volgen van vortices op de vleugeltips , die een downwash die de effectieve hoek van aanval vermindert en opgewekte drag veroorzaakt . Wanneer de grond in de buurt , het oppervlak interfereert met vortex ontwikkeling , vernauwt hun diameter en hun rotatie-energie verminderen . De downwash hoek neemt effectief toe , de lokale hoek van de aanval . De geïnduceerde drag coëfficient daalt scherp . De vleugel gedraagt zich alsof het ondanks het feit dat het heeft een hogere aspect ratio , waardoor meer lift voor minder drag .

Het effect is het sterkst binnen een hoogte gelijk aan een kwart van de spanwijdte en de spanwijdte is ongeveer één spanwijdte. Voor een algemeen luchtvaartvliegtuig met een spanwijdte van 36 meter komen de meest kritische veranderingen voor onder de 9 voet; voor een Boeing 737 met een spanwijdte van 117 meter begint het grondeffect ongeveer 30 voet en is het sterkste onder de 10 voet. Deze hoogteafhankelijkheid is de reden waarom grote straaltoestellen een andere lichtflitstechniek nodig hebben dan lichte vliegtuigen. Het effect is onmiddellijk en omkeerbaar: zodra het vliegtuig boven één spanwijdte klimt, keren de vortices volledig terug naar zijn vrijeluchtwaarde en worden ze weer getriggerd.

Hoe grondeffect verlaagd geïnduceerde slepen

Geïnduceerde drag is de dominante drag-bron bij lage snelheden, zoals tijdens opstijgen en landen. Grondeffect onderdrukt het vortexsysteem, wat geïnduceerde drag-laag met 40 tot 50 procent vermindert op een hoogte van 10 procent van de spanwijdte, volgens NASA Glenn Research Center] studies. Deze reductie heeft verschillende operationele gevolgen:

• Acceleratie en opstijging: Dankzij de lagere totale sleep kan het vliegtuig sneller accelereren tijdens de startrol, waarbij de rotatiesnelheid op kortere afstand wordt bereikt. Zodra het vliegtuig in de grond wordt gelucht, kunnen de extra lift en de onderste sleep de vliegtuigen met minder vermogen klimmen of versnellen, wat gunstig is voor korte of zachte banen.
• Opvliegend bij de landing: Zonder de gebruikelijke geïnduceerde slepen om te bloeden van de luchtsnelheid, een vliegtuig dat de grond effect tijdens de flare neigt om aanzienlijke afstanden te drijven voordat u naar beneden. Een Cessna 172 met een extra 5 knopen op de finale kan drijven 500 voet of meer.
• Veranderd stalgedrag: De aanvalshoek van de stal kan licht verschuiven in grondeffect; sommige vleugels houden vast onder een licht lagere hoek door een veranderde downwash en spanwise stroom. Alleen op een vrije-lucht stal waarschuwingshoorn kan leiden tot een verrassing vleugelval op lage hoogte.
• Trimveranderingen: Gemodificeerde downwash beïnvloedt de doeltreffendheid van de staart. Sommige vliegtuigen ervaren een neus-down pitch moment dat de grond in gaat, terwijl andere zich op de grond nesten. Piloten moeten klaar zijn om te compenseren, vooral tijdens de flare.

Grondeffect tijdens opstijgen

Vanaf de start van het neuswiel werkt het vliegtuig in grondeffect. Rotatie bij de juiste snelheid maakt gebruik van verbeterde lift om de grond soepel te breken. In veel lichte vliegtuigen, de aanbevolen rotatie en de eerste klimsnelheden veronderstellen korte versnelling in grond effect voordat klimmen. Een gemeenschappelijke techniek is de soft-field opstijgen: opstijgen bij de laagst mogelijke luchtsnelheid en houden het vliegtuig net boven de baan in grondeffect terwijl de snelheid bouwt richting Vy. Dit benut verminderde sleep voor versnelling en overtollig lift om te voorkomen dat zich te vestigen. Alleen wanneer voldoende snelheid wordt bereikt, doet de piloot overgang naar een normale klim en verlaat grond effect.

Piloten moeten voorkomen dat . . . . . Draaien te vroeg in een te hoge hoek van de aanval kan de slepen van hoge lift (zelfs verminderd) om te stuwen, wat leidt tot een mushing voorwaarde. Als dit gebeurt, duw de neus naar voren iets te blijven in grond effect en krijg luchtsnelheid. Een andere veel voorkomende fout is het intrekken van flappen te vroeg; flappen veranderen de vleugel effectieve akkoord en grondeffect regio. Voortijdige terugtrekking kan leiden tot een plotselinge lift verlies en een harde regeling.

Afsluitend grondeffect: de zinkende sensatie

Het verlaten van grondeffect produceert een gemarkeerde ..zinken gevoel. . . Als het vliegtuig klimt boven een spanwijdte, vortices re-form, downwash intensiveert, en geïnduceerde trekpieken. Voor een bepaalde vermogen instelling, klimsnelheid kan stoppen of zelfs afnemen tijdelijk. Piloten moeten anticiperen op dit en aanpassen toonhoogte of vermogen. In meermotorige vliegtuigen, een motor uitval tijdens deze overgang kan kritisch zijn . de drag stijging kan de klimprestaties aanzienlijk verminderen . Standaard klimprestaties worden berekend voor vrije-lucht omstandigheden; het eerste grondeffect segment is overgangs en weerspiegelt niet echt klimvermogen.

Grondeffect tijdens landing

De landingsvlam is waar grond effect het meest tangibly beïnvloedt de behandeling. Als het vliegtuig daalt in de grond effect, geïnduceerde drag vallen en de lift curve steilt, waardoor een uitgesproken float. Een paar knopen van overtollige nadering snelheid kan het vliegtuig voorbij de beoogde touchdown zone, het risico van een go-round of overloop. Crosswind controle ingangen kunnen ook worden beïnvloed omdat verminderde vortex kracht vermindert aileron effectiviteit. In grote transport straalvliegtuigen met zeer lange spanwijdten . zoals een Boeing 777 met een spanwijdte van bijna 200 voet . grond effect begint op ongeveer 50 voet, waarvoor een andere flare techniek van lichte vliegtuigen. Veel luchtvaartmaatschappijen gebruiken specifieke uitroepen: start de opflakkering op 30 voet en geleidelijk het tempo van de afdaling.

Ballonnen, bruinvissen en Bounced Landings

Slechte grond-effect management leidt vaak tot ballonnen (een te agressieve toonhoogte input waardoor een tijdelijke klim) of bruinvissen (uitwijken als gevolg van afwisselende toonhoogte ingangen). De juiste reactie is om de toonhoogte houding te handhaven, laat snelheid verdwijnen, of ga rond. In zeevliegtuig operaties, ballonvaart over water kan vooral problematisch zijn als gevolg van ongelijke oppervlakken en minder visuele referenties. Een ander fenomeen is .Ground-effect bounce, . . waar het vliegtuig overslaat terug in de lucht omdat de lift kussen is zo sterk. De remedie is om de neus zachtjes te verlagen om het kussen te breken en opnieuw positieve baan contact.

Vaak voorkomende misvattingen over grondeffect

• Hij grijpt een luchtkussen als een zweefvliegtuig. Hoewel vaak beschreven als een kussen, is het dominante mechanisme vortex onderdrukking en downwash reductie, niet perslucht. De geringe drukstijging onder de vleugel is secundair.
• Afsluitend grondeffect veroorzaakt altijd een kraampje.] Het vliegtuig ervaart een slepende toename, geen stal, tenzij de piloot verkeerd omgaat met toonhoogte.De zinkende sensatie is een normale aerodynamische overgang.
• Je moet altijd zo snel mogelijk naar buiten klimmen.
• Alleen kleine vliegtuigen worden getroffen.
• Het rondeffect is hetzelfde over alle oppervlakken.Herzwegen of poreuze oppervlakken (tall gras) kunnen het effect enigszins verminderen, maar voor praktisch vliegen zijn de verschillen klein.