¿Cómo pueden los aviones de bomberos transportar tanta agua sin sufrir el desplazamiento del centro de gravedad causado por el chapoteo?

Answer 1

La densidad del agua permite mantener una masa significativa de agua en un tanque relativamente pequeño. Si un tanque está lleno, entonces no se siente chapoteo. Es posible que una aeronave no siempre pueda llenar sus tanques, ya sea por el tamaño del estanque o la cantidad de combustible que transporta.

La gravedad mantiene un fluido en el fondo de un tanque. El efecto de superficie libre, o chapoteo, causa problemas cuando se permite que una ola de un fluido perturbado recorra una distancia antes de encontrarse con la pared de un tanque. La inercia del fluido y la energía de la ola imparte una fuerza al tanque. Mantener el área de superficie de esta ” superficie libre” pequeña, ya sea usando un tanque pequeño o dividiendo esta área por deflectores, reduce el tamaño de estas olas. También aumenta la frecuencia de estas ondas. Si la frecuencia de estas ondas es suficientemente diferente a la frecuencia de respuesta de la aeronave, se reduce su efecto en el vuelo de la aeronave.

Si usamos el Cl-415 como ejemplo (vea el diagrama a continuación), vemos que los tanques de agua (rodeados en rojo) son relativamente pequeños en comparación con el volumen total de la aeronave. Esta serie de 2 o 4 tanques pequeños puede transportar hasta 6129 kg de agua. Impresionante cuando se considera que el aire acondicionado pesa 12.900 kg vacío y tiene un despegue máximo de tierra 19.890 kg. Una carga de ala completa de combustible es de 4650 kg. (el peso máximo de la cuchara es de 21.360 kg, pero el aire acondicionado no se “aterriza” sino que roza la superficie del agua)

Dado que no se permite que el agua deambule muy lejos, ya sea de izquierda a derecha o de adelante hacia atrás, las superficies de control tienen una autoridad de control significativa para contrarrestar cualquier fuerza que se sienta por este efecto de chapoteo.

Imágenes de Mike Badrocke y FlightGlobal.com

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Un sincero agradecimiento a Joel Berson por señalar algunas revisiones necesarias en mi respuesta anterior.

Answer 2

Usemos el Martin Mars para nuestra explicación:

El primer componente es el diseño de ala alta. Esto agrega estabilidad lateral, ya que la mayoría de la masa cargada cuelga debajo del ala. El avión tiene mamparos que ayudan a la estabilidad longitudinal, aunque los cambios en el CG aún podrían hacer que el avión sea un puñado para mantenerse en forma. El avión también tiene un sistema a bordo para convertir el agua en gel ignífugo a medida que se ingiere. Su pregunta incluye el ejemplo de una botella de agua. El chapoteo es mucho menos pronunciado cuando la botella está llena, ¿verdad? El Mars tarda solo unos 35 segundos en llenarse por completo, y sus clientes nunca desearían pagar por una carga inferior a la completa (quieren tanta agua o gel en el fuego como sea posible por carga, ya que el costo no cambia significativamente a levantar menos de una carga completa). El agua se expulsa directamente debajo de la raíz del ala, lo que limita los efectos de los cambios de CG durante la caída.

Puede leer mucho más sobre Martin Mars aquí: http://www.martinmars.com/pdf/ma …

Answer 3

Paul ya te dio una gran respuesta. Sin embargo, puedo agregar que los tanques en nuestros camiones de bomberos están desconcertados, aunque hice un giro de 580 grados sobre hielo una vez debido al chapoteo del agua en un tanque mientras respondía a una llamada. Además de ser bombero, fui mecánico de helicópteros mientras estaba en el ejército, así que puedo decirte que el helicóptero lanzará la carga desde su centro de gravedad, a menos que se mueva hacia la puerta lateral. Cuando vea un helicóptero que transporta un cubo bambi, estará debajo del CG. Sin embargo, puede haber algunas restricciones debido a los vientos, ya que esto empujaría el cubo.

Gracias por la pregunta David

Answer 4

ellos no. Por el contrario, los bombarderos de agua están sujetos a eso y más por seguridad en cualquier conversión. la masa de agua siempre estará exactamente en el CofG, o si está en un tanque múltiple, se controlará mientras se llena y descarga. Y la cantidad nunca estará por encima del nivel adecuado. Los tanques de almacenamiento estarán desconcertados para evitar que el líquido se derrame.

Mira el informe de accidente de Austin Bugden de un CL415 que sobrecargó sus tanques, en los comentarios.

Answer 5

Ciertamente, el CG de los tanques de agua y retardantes está alrededor del CG del avión, de manera que liberar grandes cantidades de agua en poco tiempo no afecta el CG del avión de manera significativa.

Los tanques aeronáuticos generalmente tienen deflectores para evitar, restringir el exceso de combustible, el agua viaja dentro de ellos.

Por cierto, el mundo necesita mucho estos aviones en estos días.

Answer 6

Tienes que entender que estos aviones están despegando en sus límites extremos de peso. El fluido interno no se mueve de lado a lado, se mueve de adelante hacia atrás, pero no lo suficiente como para detener completamente el vuelo. Una vez en el aire, liberan la carga. Esto crea una situación en el avión donde el peso se ha ido y las alas del avión todavía están bajo carga y vuelven a saltar cuando el centro del avión vuelve a su posición original cuando la carga se va. Esto solo significa que las puntas de las alas se levantan cuando el avión tiene el agua y cuando se suelta las alas vuelven a su posición normal. Esto crea mucha fuerza en las piezas dentro de las alas. Están hechos de aluminio. Estas superficies cuando se mueven de la manera extrema que tienden a romperse en lugar de flexionarse como están diseñadas. Esto significa que un ala puede romperse cuando un avión deja caer su carga y cambia las tensiones de la raíz del ala. Es como estirar una banda de goma. Antes de comenzar a estirar la banda es como el avión vacío. Pones el líquido en el avión, lo que agrega peso, estiras las alas, porque agregas más peso al vuelo y las alas sostienen y0u. Dejas ir el agua (peso) y te relajas. Cuando haces esto, todavía tienes el mismo levantamiento, solo que menos peso. Su avión subirá desde el centro de gravedad proporcionalmente a la cantidad de peso caído. Esto se debe a la elevación que el avión tiene inicialmente debido a su tamaño y forma de ala.

Answer 7

Como propietario y piloto de un pequeño avión Kitfox, también tengo la experiencia de tener un tanque de combustible en cada ala y puedo ver que mi vuelo no está coordinado cuando un tanque tiene más combustible que el otro. Sé que algunos pilotos de aviación general usan algún tipo de tanques de panal para evitar ese desplazamiento de líquido. No sé lo primero sobre los aviones de extinción de incendios, pero supongo que tienen algo similar. Los tanques de agua seguramente no solo son un gran espacio, sino que también tienen algunos deflectores (lo siento, el inglés no es mi lengua materna).

Answer 8

Bueno, tienen deflectores con pequeños agujeros que evitan que el líquido cambie drásticamente la ubicación, por lo tanto, el peso y el equilibrio del avión. Espero que ayude.

Answer 9

Los tanques deben estar llenos en gran medida para evitar salpicaduras. No puede chapotear si los tanques están llenos.