Como o trem de pouso se retrai para a asa afeta o desempenho quando implantado?

Existem duas características geométricas principais que afetam o fluxo de ar na situação mencionada. De um lado você tem um cilindro com rodas no final; do outro lado durante a transição você tem uma cavidade aberta.

Vamos falar sobre o primeiro. Você realmente tem um cilindro voando perpendicularmente à velocidade do ar. Este é um tipo de problema canônico na dinâmica de fluidos, há muita literatura sobre este problema, mas para explicar o efeito, gostaria de pegar um exemplo simples que tirei do site, o infinito cilindro 2D. Para isso, incluo essa imagem de fluxo sobre um cilindro:

Nota para especialistas em dinâmica de fluidos: Isto não é relevante se Reynolds Number (Re) for de cerca de 10.000, mas para entender o conceito é bom o suficiente.

Então, imagine que estamos cortando o trem de pouso perpendicular ao seu comprimento e visualizamos o fluxo.

O que vemos?

Duas coisas principais ...

• Olhando para as linhas de fluxo, elas quase não são afetadas a 3-4 diâmetros de distância do cilindro perpendicular à direção do fluxo, há uma influência muito local da existência do trem de pouso.

  • No entanto, vemos que no fluxo há uma grande influência na criação de estruturas caóticas. Isso está criando um grande aumento no arraste a jusante do trem de pouso e qualquer superfície atrás.

Basicamente ... baixa influência na direção vermelha e influência significativa no azul. Respondendo sua pergunta, influencia a ala em uma área local.

A influência é negativa no levantamento, pois o fluxo é acelerado localmente, reduzindo a pressão estática abaixo da asa, tendo uma redução na elevação, mas é um efeito local. Isso também tem uma influência na distribuição de sustentação da asa e um pequeno efeito no arrasto ... menor do que o produzido diretamente pelo próprio trem de pouso.

Agora ... as cavidades, elas têm uma influência maior, em primeiro lugar porque elas têm maior extensão paralela à superfície do avião (o trem de pouso fica perpendicular ao avião e a cavidade vai ao longo da superfície). Em segundo lugar, seu comportamento de fluxo é diferente, entra e sai da cavidade. Eu achei essa página da web muito boa sobre isso, mas basicamente o comportamento do fluxo é como essa imagem:

Encontrei vários fluxos semelhantes ao segundo, mas depende do avião. Você pode ver que o fluxo entrará e sairá e terá uma grande influência.

Finalmente, a maior influência é encontrada quando o avião está implantando ou retraindo os trens de pouso quando você está mudando de condições, é difícil prever e afetar a dinâmica do avião. Normalmente você pode notar quando aterrissar ou decolar, quando o trem de aterrissagem é acionado, você sente uma vibração significativa no avião.

Sobre suas perguntas:

• Como o trem de pouso afeta a aerodinâmica quando implantado e durante a implantação?

Há um aumento significativo de arrasto, levemente o aumento, mas também cria um comportamento instável que afeta a mecânica geral dos aviões, criando vibrações (de qualquer forma, nada que não tenha sido levado em consideração).

• É diferente para aeronaves cujo trem de pouso não se retrai na asa?

Eu entendo que você se refere ao avião com trem de pouso não retrátil. O efeito é semelhante, mas geralmente a configuração tenta evitar que o trem de aterrissagem se aproxime da asa, pois, finalmente, eles não precisam retraí-los de volta.

• Isso modifica o desempenho crítico ao decolar ou aterrissar, como a velocidade de estol, a velocidade ideal de subida?

Bem, a velocidade de estol é geralmente definida pela curva de sustentação da asa e não muito afetada pelo trem de pouso. Normalmente, a limitação está no lado superior devido à separação. Velocidade de subida é basicamente impulso do motor menos arrasto, o arrasto aumenta a velocidade de subida é menor. É por isso que os aviões retraem o trem de pouso o mais rápido possível.

O principal efeito da engrenagem é seu aumento de arrasto e um momento de abaixamento devido à baixa localização do arrasto. Como as engrenagens fixas geralmente são mais aerodinâmicas do que as longarinas de uma engrenagem retrátil, esses efeitos são menos pronunciados para engrenagens fixas. Outra mudança de momento é possível com a retração na direção do vôo; então a ativação da marcha causa um pequeno deslocamento do centro de gravidade.

O aumento do arrasto é maior durante a implantação de engrenagens porque os poços abertos da roda criam um arrasto adicional. Normalmente, o arrasto da perna de engrenagem estendida,

Compare o efeito no lift com o de um flap dividido: Isso também cria muito arrasto e fluxo separado, mas quando você compare a efetividade do flap (pdf!) , ele dará mais sustentação máxima do que uma aba de cambagem igual. Mantendo a superfície superior inalterada, uma aba dividida afetará menos a distribuição da pressão lateral superior e permitirá que ela contribua com mais sustentação.

No final, o elevador é criado desviando o ar para baixo. Se o fluxo é impedido no lado inferior da asa, isso ajuda mais com essa deflexão do que a impede. No entanto, essa não é uma maneira eficiente de aumentar a sustentação - o aumento do arrasto é significativo e, por essa razão, as portas modernas do trem de pouso permanecem fechadas quando a marcha não se move, exceto aquelas que estão bloqueadas pela marcha estendida.

Normalmente, as portas das engrenagens se destacam na direção do fluxo, de modo que o efeito de bloqueio é pequeno e local. Assim, o seu efeito na elevação é pequeno.

As rodas de fiar criarão um efeito giroscópio que fará com que a aeronave reagem de maneiras engraçadas se o piloto quiser fazer pequenos ajustes.

Existem algumas coisas para pensar aqui.

Para um equipamento implantado basicamente atua como um freio de velocidade, muitos novos aviões GA estão trabalhando para permitir a extensão de engrenagem em cruzeiro completo para que a engrenagem possa dobrar como um freio de velocidade, notável Diamond fez isso em seu novo gêmeo e fala sobre em alguns dos vídeos. Então, a partir desse ponto de vista, eles agem como qualquer outro obstáculo, criando um intervalo para o ar.

Agora vamos falar sobre o fluxo de ar sobre a asa. Enquanto uma asa gera um elevador como um item inteiro, o elevador é distribuído ao longo do comprimento da asa, assim como o fluxo de ar. A maioria dos aviões GA (e as aves de guerra que você imaginou) têm o equipamento em uma posição mais interna. A engrenagem implantada pode criar um pouco de fluxo turbulento na parte interna da asa, mas o resto da asa ainda gera sustentação enquanto a engrenagem está abaixada e interrompendo o fluxo de ar, possivelmente efetuando a elevação.

Quanto às velocidades, você tem Vs0, que é sua velocidade de stall na configuração de pouso, que pode diferir de seus Vs, mas deve ser confirmada em seu POH para cada aeronave. Eu acho que, do ponto de vista do projeto, os engenheiros se certificam de que a asa gere bastante sustentação para decolar e aterrissar e voar com segurança, mas concentre-se principalmente na aerodinâmica de uma perspectiva de aceleração, pois é a configuração comum de um avião. Você também deve notar que o arrasto da engrenagem afetará o desempenho da subida, então você vai querer obter esse equipamento rapidamente quando estiver voando.

Para mim, a parte principal desta questão é sobre o efeito no desempenho de levantamento de asa, não o arrasto. Eu não sei a resposta para isto tecnicamente, mas eu poderia oferecer os seguintes pensamentos: A área ocupada pelas rodas é uma porcentagem pequena (talvez 2-5% em uma suposição) da superfície de asa global. Mesmo em aviões pesados, cada metro quadrado de asa apenas eleva uma pequena quantidade do peso total da aeronave. Isso é definido como o carregamento de asas de uma aeronave, veja o link para obter mais detalhes. Assim, mesmo que a redução da marcha destruísse totalmente o levantamento daquela área da asa (o que não acontece porque não é como um buraco na asa - a asa ainda está lá, mas não a forma ideal), seria apenas como adicionar alguns quilos em peso para a aeronave e ter que voar em um ângulo de ataque ligeiramente maior como resultado disso.