Por que a guinada “reversa” é melhor do que a não guinada?

Curvas com vôo equilibrado a menos de um ângulo de ângulo do banco 90 (mas mais que zero) são na verdade rotações em torno de dois eixos ao mesmo tempo em estado estacionário. É uma combinação contínua de inclinação e guinada. Para que seja uma curva nivelada, a guinada deve estar na mesma direção que o ângulo do banco. Com guinada reversa, ao girar em uma curva, a guinada está na direção certa.

Para um rolo de aileron, você pode obter zero guinada ao rolar com um pouco de leme, ou se a aeronave usar uma mistura de spoilers e ailerons.

No padrão de aterrissagem, uma forte guinada reversa, enquanto baixa e lenta, poderia contribuir para uma parada de aproximação, como se você tentasse "leme" a curva. Não é um bom resultado.

Is it even possible to have no yawing tendency at all during rolls in a plane?

Não.

Uma vez que a aeronave está em um rolo constante, o amortecimento do rolo compensará totalmente o levantamento diferencial causado pela deflexão do aileron. Agora, o movimento de rolagem aumentará o ângulo de ataque local na asa em movimento descendente, quanto mais longe você estiver do centro, e diminuirá na asa em movimento ascendente. Como a sustentação é perpendicular ao fluxo de ar local, o vetor da força aérea na asa em movimento para baixo está apontando levemente para a frente e o na asa em movimento para cima, levemente para trás. Observe que o elevador total produzido por cada asa é aproximadamente o mesmo! O momento de rolagem de ambos é exatamente zero quando a taxa de rolagem é constante. No entanto, a deflexão do aileron diminuirá a sustentação da asa em movimento para baixo, de modo que apenas compense o aumento do ângulo de ataque devido ao movimento de rolamento, e o mesmo vale para a asa em movimento para cima com sua deflexão de aileron na borda inferior.

O que é diferente não é a magnitude, mas a direção da sustentação em ambas as asas. Isso puxa a asa em movimento para baixo para frente e a asa em movimento para trás, causando um momento de guinada negativo em um movimento de rolagem positivo. É por isso que você sempre terá um momento de guinada.

Eu acrescentaria que depende do que você quer dizer com "guinada reversa" e que o tamanho da barbatana vertical é essencial.

Proverse implica uma guinada "demais" em excesso da taxa de guinada apropriada para o ângulo de inclinação, o que seria uma curva derrapante. Isso é ruim. Se reverso significa apenas uma taxa de guinada que é apropriada para o banco, isso é bom.

Aviões com spoilers - apenas para sofrer o controle do rolamento podem sofrer um guincho reverso "ruim" nesse sentido, porque o arrasto do spoiler da asa inferior, sem nada aparecendo na asa oposta para compensá-lo, também puxa o nariz para a curva muito, exigindo leme fora de curva para manter o vôo coordenado (ouvi dizer que o Mitsubishi MU-2, exclusivo para spoilers, é assim). Mas quase todos os aviões têm o oposto, guinada adversa, em um grau ou outro.

De qualquer forma, o que queremos é uma taxa de guinada natural apropriada ao ângulo da margem, para que a cauda naturalmente fique alinhada atrás do nariz na corrente de ar durante a curva. Além dos efeitos de arrasto assimétricos dos controles de vôo, a taxa de guinada que você entra em concerto com o banco para fazer uma curva é uma função da barbatana vertical (e do leme, na medida em que está fornecendo um efeito passivo de barbatana, como com um hidráulico leme ou leme mecânico com molas de centragem).

É basicamente um grande cata-vento. Se você não tivesse barbatana / leme, nenhum efeito de desgaste do tempo, você apenas se inclinaria para os lados quando fizer um banco (mesmo ignorando os efeitos dinâmicos de guinada da ação de rolamento ou do arrasto assimétrico do aileron, que pioram o escorregamento).

Você acha que é desejável ter uma barbatana capaz de fazer a cauda seguir o nariz imediatamente e com precisão, quando o deslizamento lateral ocorre como resultado da operação bancária, portanto, quanto maior a barbatana vertical, melhor. Mas há um problema com isso. Para explorar o efeito de auto-endireitamento do diédrico, para dar estabilidade ao nível das asas no rolamento, é necessário um pouco de deslizamento lateral quando as asas são depositadas, para criar o diferencial de elevação auto-endireitante.

Então você precisa de um cata-vento, mas não muito grande. O dimensionamento da própria aleta é um ato de equilíbrio entre a necessidade de guinadas fortes na curva e a estabilidade do rolo devido ao efeito diédrico. Se a barbatana for muito grande, a guinada por sua vez é muito forte e imediata; o avião guinará imediatamente (cata-vento) para a curva com pouco ou nenhum escorregamento lateral inicial e desejará entrar em um mergulho em espiral a qualquer momento em que for depositado. Aleta vertical muito pequena, e o efeito de intemperismo é muito fraco e o avião caça e desliza demais em guinada.

Há um ponto ideal para o dimensionamento da aleta que dá uma boa guinada "reversa" para dar uma virada naturalmente coordenada que só precisa de pedaços de leme para neutralizar a guinada adversa enquanto os ailerons são deslocados, enquanto ainda permite escorregamento lateral inicial suficiente para permitir o efeito diédrico. aplique sua tendência de auto-correção quando o avião for ligeiramente inclinado por um solavanco.

Uma resposta em duas partes aqui.

1. A guinada na direção do rolo em uma curva é conhecida como "curva coordenada". Como fazer isso depende muito do design do seu avião. Em um diédrico de asa alta (treinador), com ligeira deflexão do aileron para um rolo esquerdo, o diédrico e o pêndulo neutralizam o rolo e o aileron para baixo à direita pode realmente começar a deslizar o avião para a direita! É por isso que você "centraliza a bola" com o leme esquerdo e empurra a asa dianteira direita contra o vento relativo. Isso supera a estabilidade dos planos e faz com que ele role e vire para a esquerda.

Muito importante é que, com qualquer movimento em um ambiente aerogravimétrico (terra e céu), qualquer aceleração atinge o "estado estacionário" quando as forças DRAG correspondem à força aceleradora. O piloto também pode "facilitar" a entrada para diminuir a taxa de alteração.

2. Guinada enquanto rola. Vamos resolver o efeito do CG nas aeronaves durante o primeiro rolo. Um CG configurado para frente requer entradas de leme e elevador durante a curva para manter o nariz nivelado no horizonte. Observe que, durante o teste, eles trocam de papéis à medida que o avião passa através do 90, 180, 270, 360 (0). Voltar o CG (para uma estabilidade estática nuetral) elimina esse efeito.

O que nos resta é a tendência de guinada devido às diferenças na AOA das asas giratórias para cima e para baixo, canceladas pela deflexão de aileron, como apontou Peter. Dependendo do design do avião, pode não ser muito.