¿Cómo se queda un avión en el aire cuando hace un giro brusco para que las alas estén casi verticales, negando la elevación aerodinámica?

Answer 1

Las fuerzas fundamentales que actúan en un avión en vuelo nivelado son empuje, arrastre, elevación y gravedad. En los términos más simples, si el empuje es igual al arrastre, el avión mantendrá la velocidad, si el empuje excede el arrastre, se acelerará y si el empuje es menor que el arrastre, disminuirá la velocidad.

De manera similar, si la sustentación es igual a la fuerza de la gravedad, la aeronave volará en línea recta y nivelará sin ganar altitud ni perderla. Si la elevación excede la gravedad, la aeronave subirá, si la elevación es menor que la gravedad descenderá.

También se puede agregar fuerza de inercia a esta ecuación … o una fuerza aparente que resiste un cambio de velocidad de un objeto en ausencia de otra fuerza aplicada. También están las fuerzas giroscópicas que contribuyen a ciertas maniobras acrobáticas como el Lomcovák, pero eso nos llevaría a una madriguera de conejo que no es realmente necesaria en este momento.

Para complicar un poco el asunto, el arrastre y la elevación dependen de la velocidad, y ambos aumentan a medida que aumenta la velocidad. y ambos disminuyen a medida que se reduce la velocidad. Pero eso no es realmente importante en este momento.

La única fuerza que nunca cambia su dirección o magnitud es la gravedad (no el vector de gravedad aparente que uno siente como piloto, sino la fuerza de gravedad real) … siempre absorbe a 32 pies por segundo al cuadrado.

Olvidando la gravedad por el momento, las otras fuerzas dependen de las superficies de elevación (generalmente las alas y el plano de cola), el vector de empuje (generalmente en ángulo recto con el plano de la hélice o a lo largo del eje de un motor de chorro de empuje no vectorizado) y el arrastre (generalmente contrario a la dirección de desplazamiento.

Entonces, para mantener la altitud y la velocidad, las fuerzas deben estar equilibradas. Uno puede cambiar la actitud de la aeronave (nariz arriba, nariz abajo, ángulo de inclinación, ángulo de guiñada) y continuar volando a lo largo de la misma línea en el cielo, siempre que mantenga el equilibrio … el vuelo ya no puede considerarse como “Coordinado”, pero ese es otro problema. Ver también.

¿Cómo pueden los aviones volar de costado?

Cuando una aeronave hace una tirada de vacilación perfecta (4 puntos, 8 puntos, 16 puntos) en otras palabras a lo largo de una línea horizontal …

… estas fuerzas deben permanecer equilibradas sin importar la actitud de la aeronave. El piloto aplicará las entradas de control apropiadas para mantener este equilibrio en varios puntos del ejercicio.

Asumiremos un rollo de vacilación lento, es decir, uno en el que la inercia no salvará la maniobra y la hará ver bonita (como en un centelleo o un rollo de alerones rápido).

Comencemos con un rollo de vacilación de 4 puntos. Las tiradas de 8, 16, etc. son variaciones de la maniobra básica.

Cuando la aeronave pasa a la segunda posición (llamada vuelo del filo de la navaja) y la mantiene, las alas ya no proporcionan una fuerza vertical para oponerse a la gravedad. Entonces, ¿por qué el avión no se cae del cielo?

Bueno, el piloto aplicará un poco de timón superior (en este caso, el pedal del timón izquierdo) para inclinar la nariz hacia arriba contra la gravedad. El fuselaje se convierte en un ala, no muy buena, lo admito, pero junto con el empuje del motor que ahora también está en ángulo hacia arriba, es suficiente para mantener la altitud (tal vez se agregará un poco de potencia para ayudar). Tenga en cuenta que el diagrama no muestra estas sutilezas.

Ahora el avión pasa a la posición 3, vuelo invertido, y nuevamente mantiene esta actitud. Ahora las alas pueden proporcionar nuevamente la elevación necesaria para oponerse a la gravedad, pero lo que una vez estuvo arriba ahora está abajo y viceversa. Pero está bien, la física todavía funciona.

Para mantener la altitud, el piloto empujará la palanca hacia adelante para elevar la nariz hacia ARRIBA (en relación con el marco de referencia de la TIERRA, no la AERONAVE) y desarrollará un ángulo de ataque para el ala ahora invertida que desarrollará la elevación necesaria para oponerse a la gravedad .

Un buen avión acrobático tendrá una superficie aerodinámica simétrica (la misma curvatura superior e inferior), por lo que la cantidad de actitud de “nariz hacia arriba” cuando se invierte, necesaria para mantener la altitud, será muy poco diferente a cuando el avión está en posición vertical. Si no es un avión acrobático superior, la cantidad de nariz ARRIBA en la posición 3 será mayor que la necesaria en la posición 1.

La posición 4 es una repetición de la posición 2, pero ahora el timón superior es el timón derecho. No he tratado con la coordinación de control requerida para pasar de una posición a otra, pero se basa en los mismos principios de equilibrar las fuerzas.

Imagine que uno tira hacia atrás con fuerza del palo en la posición 2. Ahora el ala tendrá un ángulo de ataque con respecto a la corriente de aire, y desarrollará una “elevación” en el plano horizontal. Este levantamiento no se opone a la gravedad ahora, pero se opone a la fuerza de inercia que haría que el avión continuara recto. De hecho, la elevación desde el ala ahora proporciona una fuerza de giro en el plano horizontal.

Para mantener la altitud (permanecer en el mismo plano horizontal), la fuerza opuesta a la gravedad seguirá siendo la elevación del fuselaje y el vector de empuje elevado del motor. Se requerirá un aumento significativo de la potencia en el turno para compensar el aumento de la resistencia, pero mientras las fuerzas permanezcan equilibradas y se pueda mantener la velocidad, la aeronave puede mantener el giro.

Resumen:

• Puede hacer cosas asombrosas en un avión si comprende las fuerzas que actúan sobre él y cómo sus entradas de control pueden afectar estas fuerzas.
• Sin embargo, no importa lo que hagas con tus manos y pies, la gravedad siempre te absorbe hacia el centro de la tierra.
• Si sabes lo que estás haciendo, no tienes que mantener el lado brillante hacia arriba.
• Siempre mantenga suficiente aire debajo de usted para acomodar una maniobra fallida y la necesidad de avanzar si esa es la ruta que toma.

DESCARGO DE RESPONSABILIDAD: No intente estas maniobras en su Cessna 150. Para hacer esto correctamente, necesita un avión construido para acrobacias aéreas. Son inmensamente fuertes (+ y – 12G), son muy ligeros y tienen una gran potencia. También tienen sumideros secos y se inyectan combustible, por lo que pueden volar invertidos durante períodos prolongados.

Answer 2

Piénsalo de esta manera. Cuando un avión vuela nivelado, las alas están niveladas y el elevador está ARRIBA. Noventa grados hacia el ala, no hay sorpresa allí.

Cuando un avión gira, aunque sea un poco, las alas aún están en su mayoría niveladas, por lo que el avión continúa volando normalmente pero con una pequeña pérdida de elevación. Como resultado, generalmente quiere descender lentamente, pero el piloto puede controlar fácilmente el avión para mantenerlo a la misma altitud.

Cuando un avión rueda de manera que las alas estén verticales, generalmente lo hace cuando hace un giro difícil. Ahora, piense en términos de las alas. Todavía están proporcionando elevación “hacia arriba” durante el giro, al menos en relación con el ala misma , por lo que el avión continúa más o menos como está, pero comenzará a perder altitud a medida que la velocidad del avión se desvanece en el giro. Esto normalmente NO es una maniobra sostenible sin una pérdida sustancial de altitud. Además, debido a la fuerza G en el giro, aumenta la velocidad de pérdida del avión.

Si, por otro lado, el avión está volando en línea recta y el piloto rueda el avión de manera que las alas estén verticales, con la excepción de los aviones acrobáticos, el avión no continuará volando, al menos por mucho tiempo.

Con los aviones acrobáticos, el fuselaje mismo proporciona el impulso mientras vuela “Knife Edge”. En realidad, proporciona una desviación hacia abajo del flujo de aire, en lugar del impulso que normalmente se piensa desde un ala. Tenga en cuenta que cuando un avión acrobático está volando de lado, el fuselaje se inclina hacia arriba.

Answer 3

En primer lugar, a menos que esté presionando para no producir elevación, sus alas se levantarán un poco. Puede que no sea suficiente para contrarrestar la gravedad si la vuelcas demasiado. Puedes hacer una de algunas cosas:

• Reduzca su ángulo de inclinación para que pueda apuntar lo suficiente de su elevador para contrarrestar el tirón de la gravedad sin tener que sobrecargar su fuselaje. Aquí hay algunos ángulos de las relaciones de banco y fuerza g:

• Puede vectorizar su empuje de modo que esté contrarrestando el tirón de la gravedad, por lo tanto:

• Te puedes caer. Ahora, esto no significa que te vas a estrellar. De hecho, la mayoría de las peleas de perros con luchadores poco poderosos (léase: la mayoría de ellas) son peleas descendentes si no se dispara a nadie en los primeros turnos. La energía que traes a la pelea se desvanece rápidamente por turnos difíciles y pronto, esos turnos difíciles significan bajar. El primero en el suelo pierde.

Answer 4

Te dejaré hacer un experimento por tu cuenta para que puedas visualizar lo que realmente sucede cuando un avión hace un giro difícil. No se preocupe, no tiene que romper el laboratorio de la NASA para hacer esto. Lo que necesita es una canica pequeña o un cojinete de bolas y un vaso o una copa de styro u objeto similar. Ahora coloque el rodamiento de bolas o la canica dentro del vaso. Como puede ver, el rodamiento de bolas se encuentra en la parte inferior del vaso. Ahora coloque el vaso sobre una mesa de vidrio o cualquier cosa con una superficie lisa. Comience a sacudir el vaso mientras descansa sobre la superficie con un movimiento circular. Verá que la pelota comienza a girar alrededor de la esquina circular del vaso. Hazlo cada vez más rápido. El rodamiento de bolas ahora no descansa sobre el fondo, sino que gira alrededor de las paredes del vaso. Si vas mucho más rápido, la pelota podría escapar del vaso. Así es como el avión hace un giro difícil. El avión desafía la gravedad de la tierra porque su maniobra hace que cree una gravedad horizontal. Esto es lo que la mayoría de los pilotos de caza se refiere como “G” o fuerza de gravedad. Cuando el avión hace un giro difícil, sus alas se parecen mucho a las paredes del vaso ahora.

Answer 5

Inercia. O energía. Volar tiene que ver con la gestión de la energía. Se pueden hacer ligeras correcciones para seguir levantando la nariz, pero eventualmente, el avión descenderá a menos que se aplique más energía mediante la aplicación de más potencia.

Answer 6

Se cae. Es por eso que haces giros coordinados, usas tu cola para compensar la caída. Las aeronaves pueden subir debido a la energía genética (motor e inercia en realidad) o elevarse.

Si apunta su avión hacia arriba, sí sube, pero esto es, por lo general, insostenible (algunos aviones pueden soportar un ascenso en la nariz, los que tienen más de 1 relación potencia / peso). Al escalar, intercambia energía genética por energía potencial (altura).

El comportamiento de la aeronave estará entre dos extremos.

1. El avión se cae mientras gira (nariz hacia abajo) si no compensa con el timón.
2. La aeronave intercambia velocidad / energía genética para mantenerse en el mismo nivel si compensa con el timón.

No puedes evitar ambos al mismo tiempo.

En otras palabras, un giro coordinado es como un ascenso que no cambia la altitud. Esto hace que la aeronave termine el giro con la misma altitud o menor, mientras que tiene menos energía cinética. Literalmente QUEMAS energía.

Ahora ese es el origen del término “Turn and Burn”.

Answer 7

La dirección de elevación desde un ala es (más o menos) perpendicular al ala. (En realidad, está un poco inclinado hacia atrás debido al arrastre, pero eso no está relacionado con esta pregunta). Cuando inclinas el avión hacia un lado, el vector de elevación está en ángulo para llevarte a la dirección en la que estás inclinando. (Ver más abajo.) Debes tirar hacia atrás de la palanca o el yugo para usar el elevador para aumentar el ángulo de ataque de las alas. Esto aumenta la elevación de las alas (la flecha azul a continuación) para mantener el mismo componente vertical de elevación.

Es el componente vertical de la elevación que equilibra el peso del avión para mantenerte en vuelo nivelado en lugar de descender (cuando la elevación vertical es menor) o subir (cuando la elevación vertical es mayor).

(Diagrama del Manual del Piloto de Conocimientos Aeronáuticos, PDF gratuito de la FAA., Figura 4–28, página 4–19)

Si hace un giro lo suficientemente empinado, sus “alas en el borde” giran, llegará al punto en el que no puede aumentar el levantamiento lo suficiente como para mantener el componente vertical del elevador igual que en el vuelo nivelado. En ese caso no mantendrás la misma altitud, descenderás. Pero eso no sucederá por mucho tiempo ya que pronto te nivelarás.

En el diagrama anterior, el avión está en vuelo nivelado (izquierda), aproximadamente un giro de 20 grados (centro) y un giro de 45 grados (derecha). En el entrenamiento primario, eso es casi lo mismo que el banco. Se siente como mucho! En la capacitación comercial, acumula hasta 60 grados, que es mucho. Eso es lo máximo que puede almacenar y mantener su nivel de altitud. ¡Y requiere un tirón fuerte del yugo para hacer eso! Más banco que eso y comenzarás a descender.

Pero un giro tan brusco como sugieres va a ser un giro corto. El avión descenderá un poco, pero volverás a nivelarte y no descenderás lejos. El giro generalmente no es muy repentino (a menos que sea un piloto de acrobacia aérea), por lo que tendrá un período al inicio y al final del giro para generar un componente vertical de levantamiento que acorte el tiempo descendiendo también

Las aerolíneas mantienen sus turnos a un máximo de 30 grados (al igual que los pilotos privados que respetan a sus pasajeros más temerosos). La mayoría de los giros de aerolíneas son menos que eso. Entonces, a menos que esté viajando en un avión acrobático o en un avión de combate, o esté haciendo su entrenamiento de piloto, ¡nunca verá ni siquiera un banco de 45 grados!

Answer 8

Bueno, en mi opinión, no se “queda” en el aire. Debido a la velocidad y la inercia, parecerá que todavía vuela y, si es lo suficientemente poderoso, podría levantarse del fuselaje, pero pronto perderá altitud (algo que no puede ver fácilmente, ya que al mirar un avión en lo alto del cielo no tener alguna referencia para notar cambios de altitud.
En realidad, esta es una maniobra típica para sumergirse bruscamente en el avión (generalmente cazas); el piloto gira bruscamente el plano en el eje longitudinal llevando las alas (casi) verticales, el levantamiento está casi perdido y dado que el centro de gravedad está frente al centro de levantamiento, el plano gira bruscamente hacia la tierra (por supuesto, entonces el levantamiento es producido nuevamente y el piloto obtiene el control de la aeronave). Esto se ve claramente si ves varios aviones en formación y de repente uno tras otro se zambulle bruscamente usando esta maniobra.

Answer 9

Antes de girar, un avión está viajando (volando) con suficiente velocidad para que el aire que pasa por debajo (y sobre) sus alas genere suficiente elevación. Este impulso hacia adelante (masa por velocidad) no se “evapora” mágicamente cuando gira su avión en una curva cerrada, aunque puede perder algo de altitud (puede compensarlo con el timón o no rodar tanto).

Como dijo Daniel, la clave es la inercia, lo que significa la capacidad de resistir los cambios en el impulso de algo.

Answer 10

La palabra es “casi”. El avión está en un círculo, por lo tanto, la suma del vector (hacia abajo) y el elevador (digamos que el banco de giro es un banco de 45 grados), se cancela y el avión permanece a la altitud adecuada.

Este es el mismo principio que dar vuelta a una curva en un automóvil. Muévete demasiado lento, y la presión hacia afuera no coincide con la fuerza de la gravedad, y te inclinas hacia el centro de la curva. Muévete demasiado rápido y te inclinas hacia el otro lado.

Todas las apuestas se cancelan en el auto si la curva se inclina incorrectamente …

La aerodinámica de un giro

Answer 11

Se trata de la fuerza centrífuga y la inercia. El avión querrá perder algo de altitud, pero el piloto lo compensará aplicando un timón (que ahora estará en la posición de un elavador).

Si el avión está volando a nivel con las alas verticales, el piloto levantará la nariz antes del giro para que cuando se pierda el despegue de las alas, el empuje mantenga la altitud.

Answer 12

Lo hacen exactamente igual que una motocicleta en el “Muro de la muerte” al equilibrar la fuerza centrífuga y la gravedad para que la fuerza resultante se vea verticalmente al centro del avión. El piloto no siente fuerza lateral, solo un aumento de peso en el verdadero sentido del término.

Answer 13

El punto es que no se quedan en el aire. Consulte la respuesta de Joe Shelton para obtener más detalles.