Por que o B-52 decola sem girar?

O motivo foi dar às bombas o local próximo ao centro de gravidade.

Varredura de asa (para números de Mach de cruzeiro altos) em combinação com uma razão de aspecto alta da asa (por arraste induzido baixo) fez isto impossível colocar o trem de aterrissagem na asa, assim teve que ser integrado na fuselagem. O trem de pouso principal normalmente precisa ser perto do centro de gravidade (um pouco atrás de um triciclo, um pouco à frente para um taildragger), mas esse espaço era necessário para a imensa área de bombardeio. Como as bombas serão lançadas em algum lugar ao longo de uma missão de bombardeio, soltá-las não deve perturbar o equilíbrio da aeronave, portanto, nenhum compromisso foi possível.

Desenho de corte B-52 mostrando as duas baias de bombas no centro da fuselagem (foto fonte )

Esse problema já existia durante o desenvolvimento do B-47 com seis motores, alguns anos antes. Em ambos os projetos, dois pares de trens de pouso foram escolhidos, um à frente e um à ré do compartimento de bombas, e a aeronave perdeu sua capacidade de girar para a decolagem. Devido ao poderoso fowler flaps a atitude em cruzeiro e em baixa velocidade poderia ser feita idêntica. A desvantagem é mais arrasto durante a decolagem, já que a asa produz mais sustentação, mas isso pode ser tolerado em um bombardeiro estratégico com capacidade de reabastecimento de ar.

B-47 na aproximação com a engrenagem para baixo e drag chute implantado (foto fonte ). Observe os estabilizadores entre o par interno de motores - esses eram necessários para manter o nível da aeronave no chão.

B-52 em voo com equipamento (imagem fonte ). Aqui, a engrenagem dianteira e traseira do B-47 foi substituída por pares de engrenagens para distribuir a carga sobre oito rodas e os estabilizadores estão posicionados fora do par externo do motor, mas a configuração geral de engrenagens é bastante similar.

O escritório de design russo Myasishchyev encontrou uma solução diferente para o seu bombardeiro supersônico M-50 em meados dos anos 50 . Eles também tiveram que colocar o compartimento da bomba na fuselagem central e a engrenagem principal teve que ser colocada tão longe que o M-50 não podia ser girado da maneira usual com o elevador. Para resolver o problema, os engenheiros criaram o que chamaram de "bicicleta a galope". Quando a aeronave atingiu 300 km / h, a marcha de avanço rapidamente se estendeu para girá-la para 10 °.

Myasishchyev M-50 com suporte de engrenagem dianteiro estendido (foto fonte ). As duas portas abertas sob o cockpit eram para o piloto e o navegador: seus assentos para baixo ejetados seriam baixados em cabos para a tripulação ser amarrada ao nível do solo, então se encaixando no lugar.

Uma aeronave padrão decola logo após a rotação, aumentando o ângulo de ataque e o levantamento. Antes e durante a rotação, a elevação produzida pelas asas não é suficiente para elevar a posição do CG. Ainda assim, com as rodas colocadas logo atrás do CG, é necessário um pequeno aumento do CG durante a rotação. Isso é conseguido com a força descendente produzida pelo elevador e sua grande alavancagem.

Se as rodas são movidas para trás, então essa alavanca se torna muito menos vantajosa: a força produzida pela cauda no CG é mais fraca, porque o fulcro é mais próximo a ele e mais distante do CG. A força máxima de descida do elevador e a resistência estrutural podem então impossibilitar a rotação.

O ângulo de ataque das asas de um B-52 é positivo. A borda de ataque da asa é mais alta que a borda de fuga. Então, quando você vê a decolagem da aeronave parece não girar, mas quando a fuselagem está nivelada, as asas estão em um ângulo de ataque positivo. Quando o B-52 está em vôo nivelado, o nariz está para baixo, você não pode ver o nariz do cockpit e é como se você estivesse sentado em uma nuvem.

O B52 "gira" na decolagem não apenas no grau do que parece normal para um jato tão grande.

Todos os aviões devem produzir um levantamento maior do que a força de gravidade oposta / seu peso para que ele saia da pista. Quando o elevador = peso / gravidade, o avião está em um estado estável, o que significa que a taxa de subida ou descida será constante. Isso significa que, a menos que o elevador exceda o peso, um avião nunca sairá do solo. Uma vez em vôo, a taxa de subida do avião estabiliza-se ou torna-se constante quando o elevador = gravidade / peso (a força oposta).

A resposta é que só aparece o B52 não está girando. Os pilotos estão aplicando o elevador "ascendente" e aumentando o ângulo de ataque da asa, aumentando assim a sustentação.

Vou lançar uma correção para uma resposta dada acima:

O CG, centro de gravidade, é fixo e, a menos que um peso / carga se mova dentro do avião, ele nunca muda. Exemplos de coisas que mudariam o CG de um avião são queima de combustível, queda de bomba ou deslocamento de carga.

Quando o elevador é movido, o avião "arremessa", porque o estabilizador da cauda (horizontal) está produzindo um elevador "negativo" (empurra a cauda para baixo) e gira o avião ao longo do CG. A colocação do trem de pouso real se opõe à rotação do avião na maioria dos projetos. A mudança no "ângulo de ataque" da asa devido ao lançamento aumenta o levantamento produzido pela asa.

A colocação do trem de pouso é um compromisso baseado no design do avião. O B52 e seu conjunto de rodas tandem é um compromisso por causa do design de asa e corpo do avião.

Adicione mais uma coisa para evitar confusão:

Quando um avião "gira" para decolar, a força (ou peso) do estabilizador horizontal deve ser maior que o peso do avião na frente das rodas traseiras para que o avião "arme".

A maioria (se não todos) grandes aviões de transporte do tipo grandes estabilizadores horizontais (comparado apenas com o elevador em aviões menores) é compensada para decolar para fornecer uma força "neutra" para a velocidade de decolagem desejada. Se o compensador do estabilizador estiver configurado incorretamente, pode não haver "elevador" suficiente para elevar ou para evitar um afastamento espontâneo não comandado do avião. Ambos são desastrosos e os resultados podem ser encontrados no youtube.

Eu posso ter perdido, mas parece que nenhuma das respostas aborda a questão principal: por que ela não roda e sobe com uma atitude de nariz para baixo?

Tudo isso ficará mais claro se você se lembrar que a sustentação depende, principalmente, do ângulo de ataque e velocidade.

O principal caminho para qualquer avião convencional decolar (e pousar) sem girar em campo é fazendo o ângulo de incidência das asas (aproximadamente o ângulo fixo com o qual a asa se fixa à fuselagem) igual ao -de ângulo de ataque com a aeronave estacionada no chão. Desta forma, quando o B-52 atinge sua velocidade de decolagem do projeto, decolará na mesma atitude estacionada. À medida que acelera, tem de reduzir o ângulo de ataque de elevação máxima para elevação de subida, que é menor devido à maior velocidade e à ajuda para cima dos motores, pelo que tem de se inclinar para baixo. Quando atinge sua velocidade de cruzeiro, ele precisa de um ângulo de ataque muito pequeno para o mesmo levantamento e, para alcançá-lo, o nariz deve ser inclinado ainda mais.

Isso aumenta o arrasto da fuselagem, cauda etc .; mas é parte do compromisso feito para evitar a rotação na decolagem (e pouso).

Na velocidade máxima, o B-52 voa com o nariz marcadamente para baixo, o que pode ser visto quando ele voa em formação com um avião mais rápido.

Deve-se notar que as aeronaves de longo alcance normalmente definem o ângulo de incidência da asa próximo ao ângulo de ataque de velocidade de cruzeiro ideal, que é muito baixo comparado ao ângulo de ataque máximo da asa. Todos esses ângulos variam com o peso, outras variáveis de projeto não padrão. O objetivo é navegar com a fuselagem alinhada com o vento relativo (da frente) para reduzir o arrasto.

BTW, os pilotos de planadores praticamente também não rodam durante as decolagens e obtêm seu levantamento de decolagem da velocidade do avião de reboque.

Eu nunca vi uma fonte para essa explicação; mas isso é o resultado de uma análise baseada em minhas experiências como projetista de aeronaves e piloto. Tentei torná-lo um pouco menos complicado do que é, rigorosamente falando ..