Vad är Pitching Moment?
Flygplan som rör sig genom luften utvecklar hiss, eller en kraft uppåt som övervinner vikten, genom luft som rör sig över vingarna. Ett sätt ett flygplan rör sig är när flygplanets näsa eller framsida rör sig upp eller ner, ofta benämnt tonhöjd. Pitching moment är ett mått på rörelsen upp och ner för olika luftvinklar över vingarna, känd som attackvinkel.
De flesta fastvingade flygplan har två eller fyra vingar ungefär halvvägs längs flygkroppen, som är flygplanets huvuddel. Vingar har rörliga luftar som flyttar vingarna upp eller ner, känd som rullning av flygplanet. Det finns en horisontell stabilisator med en rörlig hisspanel i svans eller baksida av flygkroppen för att styra tonhöjden upp eller ner. Den horisontella stabilisatorn ser ofta ut som en mindre vinge på vardera sidan av svansen i ett plant eller horisontellt läge.
En vertikal stabilisator med en rörlig roderpanel placeras vertikalt upp från den horisontella stabilisatorn för att förflytta näsan fram och tillbaka, vilket är gäskontroll. Alla rörliga ytor är anslutna till ett pilotkontrollhjul eller -pinne och till roderpedaler som styrs av pilotens fötter. Piloten kan banka eller rulla, svänga åt vänster och höger, och gäva eller flytta näsan fram och tillbaka med kontrollerna.
Om flygplanet rör sig upp eller ner från rörelse i hissen, kraft från motorn eller väderturbulens, förändras attackvinkeln för luft som flyter både över vingarna och den horisontella stabilisatorn. Den horisontella stabilisatorn är utformad som en upp och ned vingen, och den skapar ett tonhöjdsmoment uppåt för att tvinga näsan ner. Andra delar av flygplanet försöker pressa näsan uppåt på grund av aerodynamiska krafter, vilket är effekter av luft som rör sig över de olika ytorna.
Krafter som skapas av den horisontella stabilisatorn kallas ofta vridmoment, vilket är en mätning av kraften gånger avståndet från en rotationspunkt. Rotationspunkten för flygplan är normalt tyngdpunkten, vilket är en imaginär punkt där flygplanet kan lyfta och vara i perfekt balans. Passagerarvikten, bagage och bränsle kommer att förändra tyngdpunkten eller CG, och beräkningar görs av piloter för att bestämma att deras flygplan flyger inom ett acceptabelt intervall av CG.
Det tonhöjdsmoment som skapas av den horisontella stabilisatorn inträffar från en vinge som är mycket mindre än huvudvingarna. Detta är möjligt på grund av momentberäkningen. För en önskad mängd kraft kan vingen vara mindre eftersom den är längre bort från tyngdpunkten. Nästan alla flygplan har en lång svans med horisontella och vertikala stabilisatorer längst bort av detta skäl.
När attackvinkeln blir för stor, kommer luft inte längre att flyta smidigt över vingens topp och botten. Turbulens inträffar, luften rinner inte längre längs vingen och vingen skapar inte lyft. Detta är känt som en aerodynamisk stall, och planet kan inte längre upprätthålla nivåflygning. CG-serien är noggrant designad och testad av tillverkare så att ett flygplanets näsa kommer att tappa när en bås uppstår. Detta gör att planet kan få hastighet och återställa luftflödet över vingarna och svansen och orsakas av flygplanets utformade tonhöjdsmoment.
Om en pilot felaktigt lägger för mycket vikt bakåt innan flygning, kan ett flygplan inte återhämta sig från en bås. Den horisontella stabilisatorn kan inte utveckla tillräckligt kraft för att övervinna övervikt och sänka näsan. Detta är känt som ett akter- eller bakre CG-tillstånd och är mycket farligt om det inte korrigeras av piloten.
Pitchmomentet kan också ändras från aerodynamiska effekter som uppstår nära marken, kallad markeffekt. Markeffekten orsakas av förändringar i hur luften rör sig över och under vingarna och påverkar lyft- och tonhöjdsmomentet. Detta kan leda till att näsan slår sig strax före landningen och bidrar till olyckor om inte piloten förstår det.