Um avião de asa alta se corrige (estabilidade lateral) quando perturbado porque seu cg está abaixo do cp (olhando o avião pelo lado), de acordo com para esta postagem no fórum e o livro abaixo.
Então, minha pergunta é: como esse "efeito pêndulo" afeta um biplano com dois centros de pressão?
Perturbado - mas como? Um avião de asa fixa em uma curva estacionária, com o escorregador zero, é neutro ao rolamento. Há sim sem tendência da gravidade para a posição vertical do rolo. Não é para um monoplano. Não para um biplano. Não para qualquer número de asas fixas.
A última imagem no OP com o vetor de elevação vertical para a aeronave rolada está errada: o vetor de elevação se desvia da asa e é sempre perpendicular a ela, portanto sempre aponta para o CoG. A imagem considera apenas o momento estabilizador do componente vertical $ L_v $. e desconsidera convenientemente o momento oposto do componente de elevação horizontal $ L_h $, que neutraliza magicamente o efeito de rolagem do componente vertical.
Perturbado no deslizamento lateral causado por $ L_h $: sim, isso causa um momento de rolamento aerodinâmico, de vários mecanismos.
Isso afetará um biplano tanto quanto um monoplano.
Nem um pouco.
O efeito do pêndulo não existe em aviões. Isso ocorre nas aeronaves, mas não nas aeronaves mais pesadas.
Para uma discussão adequada, devemos primeiro definir o que é um pêndulo. Só então pode ser estabelecido se esse efeito pode existir em aviões.
Vamos basear a definição em Wikipedia. Isso diz que
A pendulum is a weight suspended from a pivot so that it can swing freely.
Talvez também valha a pena olhar mais de perto o que articulação é: Uma coisa sobre a qual algo gira.
Assim, o pêndulo é fixado a um ponto de apoio que o mantém suspenso e permite que ele gire livremente. O pêndulo ideal tem toda a sua massa em sua grande bobina e, portanto, o pivô e o centro de gravidade são não no mesmo lugar. Se o centro de gravidade e o pivô caíssem juntos, um pêndulo só poderia girar, mas não girar. E esse movimento oscilante é a essência do pêndulo.
Agora para aviões: aqui não temos pivô. Toda rotação só pode acontecer em torno do centro de gravidade. Isso é equivalente ao pêndulo sem comprimento, que não é mais um pêndulo.
A elevação é a soma de toda a pressão que atua perpendicularmente à direção do movimento. A sustentação em uma asa inclinada também será compensada. O vetor de elevação ainda estará no plano de simetria da aeronave depositada e não terá braço de alavanca com o centro de gravidade, causando assim nenhum momento de rolagem vertical. A Figura 34 da página do seu livro copiado está simplesmente errada. O autor não sabia do que estava falando.
Eu adicionei uma resposta aqui sobre a manobra de rolagem de parapentes. A descrição deve tornar óbvio que nenhum efeito pendular está envolvido. Em vez disso, o conjunto é bastante semelhante ao controle de rolagem em asa-delta, onde o elevador é deslocado de lado para criar um desequilíbrio, mas novamente diferente de maneiras maravilhosas. A discussão abaixo não me permitiria explicar meus pensamentos com tanto detalhe.
O efeito pêndulo é um pouco impróprio. O que é considerado "efeito pêndulo" é na verdade apenas um momento de rolamento favorável que pode ser gerado durante o deslizamento lateral, se o centro de massa estiver a uma grande distância do centro aerodinâmico lateral, que realmente não existe em aeronaves normais.
Os parapentes, no entanto, que operam em um tipo de mundo alternativo de controle alternativo, exploram esse efeito para obter estabilidade lateral e virar. Um parapente vira derrapando, o skid sendo criado por aumentando o elevador e arraste no lado da curva quando você puxa a borda traseira para baixo com o freio (você está interessado apenas no aumento do arrasto, não no aumento do elevador, que está trabalhando contra você - você só está interessado no aumento do elevador quando usando os dois freios juntos para diminuir a velocidade e flare).
Fazer isso (acionar o freio de um lado para virar dessa maneira) na verdade cria um pequeno momento de rolamento aerodinâmico no oposto direção da curva (como tentar girar um avião para a direita abaixando apenas a aba direita e o aileron - não funciona tão bem nesse caso), mas porque o centro de massa está mais ou menos abaixo do local onde o piloto está, e o centro aerodinâmico lateral fica em cima da asa em algum lugar, a força lateral do piloto para o exterior do skid supera maciçamente o levantamento diferencial criado pela aplicação do freio e rola o planador para a direita. E você pode dizer que é como agir como um pêndulo, mais ou menos.
Você poderia dizer que os parapentes exploram esse efeito para usar a guinada adversa para virar o caminho errado, permitindo o controle com entradas aparentemente opostas ao mundo normal (virar à direita abaixando o aileron direito).
Da mesma forma, a massa abaixo da asa cria um forte efeito centralizador (você está basicamente pendurado em um paraquedas que é capaz de deslizar para a frente) e, se ocorrer um deslizamento espontâneo, o momento de rolamento restaurador é imediato. É também como os parapentes conseguem, de alguma forma, magicamente alcançar estabilidade de guinada muito forte sem nenhum elemento de resistência ao clima, como uma barbatana ou uma varredura. A guinada e o rolo estão fortemente interconectados devido à massa de pés 15 abaixo.
Então, você poderia dizer que existe um efeito de pêndulo, mas só funciona para parapentes, ou talvez algum avião maluco com a maior parte de sua massa em um peso concentrado na parte inferior de um longo pólo rígido que se estende abaixo dele, com a maior parte de sua área superficial no topo. Em qualquer avião normal, o centro aerodinâmico lateral e o centro de massa estão muito próximos para que esse efeito domine as outras forças e são insignificantes, se existirem.
A questão aqui é "perturbada", em vez de rolada e guinada intencionalmente.
Surpreendentemente, o conceito de "pêndulo" ainda está sendo debatido mais de 120 anos após o surgimento de vôos mais pesados que o ar.
A chave é a massa do objeto em relação à sua área de superfície.
Vamos pegar aeronaves de asa alta 3, um avião de papel simples, um Cessna 172 e o poderoso Antonov 225. Após ser perturbado, o avião de papel escorregará e corrige imediatamente devido ao seu peso leve. Dihedral ajuda aviões de papel. Colocar um clipe de papel na parte inferior não funciona tão bem. Agora, o Cessna 172. Tem uma combinação de diédrica e pêndulo. Devido à sua maior massa, levará consideravelmente mais tempo para atingir uma velocidade de escorregamento lateral significativa e usa o deslocamento do CG e do centro de elevação vertical em maior grau. Agora, o Antonov 225. Imagine uma gangorra com toneladas 700 de um lado e alguém empurrando para cima do outro. Um torque muito poderoso, de fato.
Portanto, o mecanismo exato da estabilidade do rolamento varia de aeronave para aeronave.
Agora, para um biplano, você simplesmente compara o centro de pressão NET com a localização do CG, mas lembre-se de que as forças aerodinâmicas e gravitacionais determinarão a estabilidade.
Aqui está uma foto de um que derrotou um avião mono em um vôo livre de vento cruzado.
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