Wat is Pitching Moment?
Vliegtuigen die door de lucht bewegen ontwikkelen lift, of een kracht omhoog die gewicht overwint, door lucht die over de vleugels beweegt. Een manier waarop een vliegtuig beweegt, is wanneer de neus of voorkant van het vliegtuig omhoog of omlaag beweegt, vaak aangeduid als pitch. Pitching moment is een meting van de beweging op en neer voor verschillende luchthoeken over de vleugels, ook wel aanvalshoek genoemd.
De meeste vliegtuigen met vaste vleugels hebben twee of vier vleugels ongeveer halverwege de romp, het hoofdlichaam van het vliegtuig. Wings hebben beweegbare rolroeren die de vleugels omhoog of omlaag bewegen, bekend als het vliegtuig rollen. Er is een horizontale stabilisator met een beweegbaar liftpaneel aan de staart of achterkant van de romp om de toonhoogte omhoog of omlaag te regelen. De horizontale stabilisator ziet er vaak uit als een kleinere vleugel aan elke kant van de staart in een vlakke of horizontale positie.
Een verticale stabilisator met een beweegbaar roerpaneel wordt verticaal omhoog geplaatst vanaf de horizontale stabilisator om de neus heen en weer te bewegen, wat de gierbesturing is. Alle beweegbare oppervlakken zijn verbonden met een stuurwiel of stick en met roerpedalen die worden bestuurd door de voeten van de piloot. De piloot kan rollen of rollen, links en rechts draaien en de neus heen en weer bewegen met de bedieningselementen.
Als het vliegtuig omhoog of omlaag beweegt door beweging in de lift, kracht van de motor of turbulentie in het weer, verandert de invalshoek voor lucht die zowel over de vleugels als door de horizontale stabilisator stroomt. De horizontale stabilisator is ontworpen als een omgekeerde vleugel en creëert een pitching-moment naar boven om de neus naar beneden te drukken. Andere delen van het vliegtuig proberen de neus omhoog te duwen vanwege aerodynamische krachten, die het gevolg zijn van lucht die over de verschillende oppervlakken beweegt.
Krachten gecreëerd door de horizontale stabilisator worden vaak koppel genoemd, wat een meting is van de kracht maal de afstand vanaf een rotatiepunt. Het rotatiepunt op vliegtuigen is normaal het zwaartepunt, een denkbeeldig punt waar het vliegtuig kan worden opgetild en in perfecte balans kan zijn. Passagiersgewicht, bagage en brandstof veranderen het zwaartepunt of de zwaartepunt en berekeningen worden gemaakt door piloten om te bepalen of hun vliegtuig binnen een acceptabel bereik van zwaartekracht vliegt.
Het pitching-moment gecreëerd door de horizontale stabilisator vindt plaats vanaf een vleugel die veel kleiner is dan de hoofdvleugels. Dit is mogelijk vanwege de koppelberekening. Voor een gewenste hoeveelheid kracht kan de vleugel kleiner zijn omdat deze verder weg is van het zwaartepunt. Om deze reden hebben bijna alle vliegtuigen een lange staart met horizontale en verticale stabilisatoren aan het uiteinde.
Wanneer de invalshoek te groot wordt, zal de lucht niet langer soepel over de bovenkant en onderkant van de vleugel stromen. Turbulentie treedt op, de lucht stroomt niet langer langs de vleugel en de vleugel creëert geen lift. Dit staat bekend als een aerodynamische kraam en het vliegtuig kan niet langer horizontaal vliegen. De CG-reeks is zorgvuldig ontworpen en getest door fabrikanten, zodat de neus van een vliegtuig zal vallen wanneer er een kraam optreedt. Hierdoor kan het vliegtuig snelheid winnen en de luchtstroom over de vleugels en de staart herstellen, en wordt dit veroorzaakt door het ontworpen pitching-moment van het vliegtuig.
Als een piloot per ongeluk te veel gewicht naar achteren toevoegt voor de vlucht, kan een vliegtuig mogelijk niet herstellen van een kraam. De horizontale stabilisator kan niet genoeg stuwkracht ontwikkelen om overgewicht te overwinnen en de neus te laten zakken. Dit staat bekend als een achterste of achterste CG-toestand en is zeer gevaarlijk als deze niet door de piloot wordt gecorrigeerd.
Het pitching-moment kan ook veranderen van aerodynamische effecten die zich dicht bij de grond voordoen, grondeffect genoemd. Het grondeffect wordt veroorzaakt door veranderingen in de manier waarop lucht over en onder de vleugels beweegt en beïnvloedt het lift- en pitchmoment. Dit kan ervoor zorgen dat de neus vlak voor de landing gaat liggen en kan bijdragen aan ongevallen als de piloot deze niet begrijpt.