home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Amiga Collections: MegaDisc / MegaDisc 28 (1992-05)(MegaDisc Digital Publishing)(AU)(Disk 2 of 2).zip / MegaDisc 28 (1992-05)(MegaDisc Digital Publishing)(AU)(Disk 2 of 2).adf / Flight_Sims / Flight_Sim_III / Flight_Sim_III
Text File  |  1992-05-26  |  7KB  |  131 lines
  1.  
  2.  
  3.  
  4.                         KEEPING IN TRIM WITH FS2  
  5.  
  6.                                 PART III
  7.  
  8.                              by Ben Campbell
  9.  
  10.  
  11.    ||| 28 ||| 28 ||| 28 ||| 28 ||| 28 ||| 28 ||| 28 ||| 28 ||| 28 ||| 28 |||
  12.  
  13.  
  14.    In the last two articles I described the balancing forces and moments
  15.   acting on an aircraft in flight. By changing the nose up/down attitude,
  16.   airspeed can be controlled and, by using varying power settings, we could
  17.   control the rate of climb and decent of our aircraft.
  18.  
  19.    This time we'll go a little further to see the effect of retracting the
  20.   undercarriage (wheels), and discover why reduction of aerodynamic "Drag" is
  21.   some important. So, lets get down to business.
  22.  
  23.    I'll assume that you can now get safely off the deck and establish a
  24.   steady climb at 70 Kts (say at 2000 RPM). This time we'll change our view
  25.   so we can see see exactly what happens to our aircraft. After you've
  26.   climbed to about 500 ft, tap the "s" key - this will give you a "Spot
  27.   Plane" view. Next use your mouse to click on the "View" Menu and select
  28.   "Set Spot Plane". Notice that the default altitude of the Spot Plane is
  29.   20 ft (ie the Spot Plane will fly 20 ft above the aircraft we are flying).
  30.   Click the "down arrow" box twice to bring the "Spot Plane" level with our
  31.   aircraft and then click the Close window gadget. At this point you can
  32.   also try using the F10 & F9 keys to zoom in & back towards our aircraft.
  33.   Now try slowly increasing and reducing power and watch the reaction of our
  34.   aircraft. Finally take the power back to 2OOO RPM and if we're correctly
  35.   trimmed for 70 Kt, we should be climbing at about 250 ft/min.
  36.  
  37.    Next tap the 'U" key. Notice how the wheels disappear from our aircraft
  38.   and also the movement on the undercarriage indicator on the instrument
  39.   panel. Now check the airspeed. Initially it increased (the aircraft
  40.   accelerated because the Drag has been reduced significantly and the
  41.   available Thrust far exceeds the forces that are acting in the opposite
  42.   direction (primarily Drag). Allow things to settle down and we'll see that
  43.   our aircraft settles back at 70 Kts but with a far greater Rate of Climb.
  44.   (Thus the energy formerly being consumed by the Drag of the Undercarriage
  45.   is now being used for generating additional Lift.) Without touching the
  46.   throttle try lowering the undercarriage by tapping the "U" key once more.
  47.   Notice how the airspeed "washes off" (our aircraft decelerates), then the
  48.   nose lowers and finally we settle back to our original set up. There's
  49.   plenty of food for thought in what we are observing, but I'll get you to
  50.   try one more thing before we analyse all that has occurred. With the
  51.   undercarriage down and flying at 70 Kts adjust the power so that the
  52.   aircraft is neither climbing nor descending. Next, retract the
  53.   undercarriage and then apply progressive forward trim so that the aircraft
  54.   continues to neither climb nor decend. (This little exercise will really
  55.   keep you on your toes.) It's a bit like trying to keep a baloon underwater
  56.   - just as you get things steady the nose starts to rise again. This
  57.   somewhat frustrating state of affairs continues to occur for quite some
  58.   time.  Finally there comes a point where stability is achieved and you'll
  59.   notice that the aircraft is doing about 130 Kt.
  60.  
  61.    What can we deduce from all this?
  62.  
  63.    First and foremost is the significant increase in Airspeed that is
  64.   achieved for the same power setting. (With the Undercarriage lowered we
  65.   couldn't get much past 100Kt even at full Power). Obviously this has
  66.   significant implications in terms of economy, increased performance and
  67.   energy saving. (The same goes for your family car too.) Any reduction in
  68.   Aerodynamic Drag means either greater speed for the same applied power or,
  69.   less Power (& fuel) to maintain a given speed. Well all this might seem
  70.   pretty obvious, but what about the way the aircraft kept going into a climb
  71.   until 130 Kt had been achieved? What was happening to cause this?
  72.  
  73.    In my first article (MD27) I described the four forces acting on an
  74.   aircraft in flight (Lift, Weight, Thrust & Drag) and how these Forces
  75.   balance out. I also mentioned Bending Moments or Couples (which result
  76.   from Forces acting through different lines of action) and how, in straight
  77.   & level flight, these Bending Moments are balanced. (Refer FS2 Fig 1).
  78.   Note that the magnitude of each force is indicated by the length of the
  79.   Force Line.
  80.  
  81.    As mentioned in my earlier article, the forces of Lift & Weight are of far
  82.   greater magnitude than Thrust & Drag. If we had sufficient Thrust, say in
  83.   the case of an FA-18, we could climb vertically because the magnitude of
  84.   the Thrust can equal or exceed the Weight. Such is not the case in a
  85.   humble Cessna 182 hence the need for judicious Energy management.
  86.  
  87.    So what happens when we give our Cessna 182 full throttle?  Well firstly
  88.   Thrust is increased. This causes a nett imbalance of forces and our
  89.   aircraft accelerates. Drag is proportional to Velocity squared, so as our
  90.   Velocity increases Drag also increases - at an exponential rate. The
  91.   result is an ever increasing Bending Moment, tending to lift the Aircraft
  92.   nose up. And how do we control this upwards Bending Moment to hold our
  93.   aircraft straight & level? Simple really, by using the Elevators on the
  94.   tail to produce an opposing bending moment. Maintaining a desired
  95.   attitude is referred as "Trimming" the aircraft.. and we need to apply
  96.   progressive "Nose Down" Trim until the Drag Force finally reaches its
  97.   maximum .. at max airspeed. At maximum airspeed, equilibrium between
  98.   Thrust & Drag is reached and the bending moment resulting from Thrust &
  99.   Drag will then remain constant. Hence the opposing bending moments
  100.   provided by the action of Lift & Weight and Elevator Trim will no longer
  101.   require adjustment.
  102.  
  103.    Raising and lowering the Undercarriage
  104.  
  105.    Having inwardly digested the above, we can now consider the action of
  106.   raising & lowering the undercarriage. Yes you guessed it.. another
  107.   Bending Moment that tends to make our Cessna "Nose Down" when the
  108.   undercarriage is lowered and "Nose Up" when the gear is retracted. By
  109.   dint of good design, the aerodynamics of our Cessna are such that on
  110.   retracting the gear the "Nose Up" results in additional Rate of Climb - and
  111.   the same airspeed is maintained at this increased Climb Rate. All by
  112.   itself our Cessna finds a new equilibrium. Conversely on lowering the
  113.   landing gear our aircraft lowers its nose to an equilibrium point - again
  114.   at roughly the same airspeed as before. It's beautiful to behold ..and we
  115.   can only marvel at this wonder of Applied Mechanics where critical design
  116.   parameters are calculated and configured to make our aircraft behave in a
  117.   safe and forgiving manner. It also gives one a new found respect for
  118.   pioneer avaitors who had to contend with less forgiving machines that were
  119.   prone to result in an early demise from a moment's inattention at the wrong
  120.   time.
  121.  
  122.    Well that's about it for this session. In my next article we'll look at
  123.   the effect of airspeed in achieving our best Glide Ratio?? This could be
  124.   critical if we have an engine failure and need to pull out every trick in
  125.   the book to make it to a safe landing place. Until then happy landings!
  126.  
  127.  
  128.    ||| 28 ||| 28 ||| 28 ||| 28 ||| 28 ||| 28 ||| 28 ||| 28 ||| 28 ||| 28 |||
  129.  
  130.  
  131.