Se uma aeronave multimotor sofrer uma falha do motor enquanto estiver perto da velocidade mínima de controle (Vmc), uma das soluções é depositar até 5 graus no mecanismo operacional para aumentar a eficácia do leme e manter o controle. Por que está em graus 5? O que acontece se o piloto depositar mais de graus 5 no mecanismo operacional?
Os graus de bancada 5 são para criar um componente de deslizamento lateral que compensa a linha de empuxo inclinada criada pelo empuxo assimétrico e a entrada do leme feita para neutralizar o empuxo assimétrico.
Você tem o motor ativo em uma asa que deseja fazer o avião girar. Você aplica o leme oposto para parar a curva. Com o momento do leme empurrando para o lado, você acaba com uma linha de empuxo resultante que é deslocada, e o avião avança com uma inclinação lateral em direção ao motor morto, mesmo que você ache que está indo direto. Ao usar o motor ativo, o ângulo do banco faz com que o avião deslize lateralmente em direção à asa inferior, que está na direção oposta ao efeito de inclinação mencionado acima. Os graus de bancada 5 são aproximadamente o que fornece a quantidade necessária de tendência de escorregamento lateral. Perto o suficiente em outras palavras.
O resultado é que você estará voando com graus bancários 5, mas continuando de fato pelo ar. A bola skid será deslocada para o banco porque você ainda está em voo coordenado e o local de deslocamento da bola é o verdadeiro local "centralizado".
Esses números são uma linha de base regulatória para o dimensionamento dos ailerons, estabilizador vertical e leme de uma aeronave. O limite de bancada 5 ° é feito para minimizar o fator de carga na aeronave enquanto fornece uma força para neutralizar a entrada do leme necessária para manter uma trajetória de voo coordenada.
No caso de uma falha do motor em uma aeronave bimotor ou multimotor de impulso não da linha central, o motor operacional criará um forte momento de guinada sobre o eixo vertical da aeronave na direção do motor morto. Não corrigido, isso resulta em um deslizamento para a frente do lado do bom motor e, quando combinado com o fluxo de ar da fuselagem que apaga a asa do lado do motor morto, um momento de rolamento também se desenvolve sobre o eixo longitudinal na direção do motor morto. Em baixas velocidades, combinada com o arrasto alto criado pela condição de escorregamento, além de uma perda de impulso total de 50% disponível devido à falha do motor, isso pode rapidamente se transformar em uma partida de vôo e colisão controlados. A ação típica é aplicar o leme na direção do bom motor para neutralizar esse deslizamento para a frente. No entanto, enquanto o nariz estará alinhado com a trajetória de vôo desejada, a trajetória de vôo real é um deslizamento lateral na direção do lado morto do motor, o que cria um arrasto excessivo. O único contador disponível para isso é colocar o avião na direção do bom motor para neutralizar a força do leme usando o componente horizontal de elevação. Isso resulta em uma pista de vôo coordenado paralela ao eixo horizontal da aeronave com uma quantidade mínima de arrasto.
Se for usado um ângulo excessivo de inclinação, o componente vertical de sustentação é diminuído, exigindo que um ângulo de ataque maior seja imposto às asas para permanecer no ar. Por sua vez, isso cria um arrasto mais induzido. Os regulamentos para o projeto de aeronaves de gêmeos leves, portanto, ditavam que, na pior das hipóteses, Vmca, o controle direcional deve ser mantido com um ângulo de inclinação NÃO MAIOR DO QUE O XIX.
Harry Horlings, ex-piloto de testes militares e consultor de aviação, publicou este excelente vídeo sobre a natureza da Vmc e o que isso significa para o design e operação de aeronaves.
Para manter o vôo reto após um motor inoperante (seja o motor da mão direita), é necessária a entrada do leme (nariz esquerdo) para remover a assimetria de guinada dos motores. À medida que o leme é desviado, ele produz uma força lateral aerodinâmica (para a direita), que, se deixada como está, empurraria a aeronave em uma curva de derrapagem. Isso não constituiria vôo direto.
Para zerar a força lateral, e para manter o vôo nivelado (bola centralizada), o único recurso é utilizar o deslizamento lateral para gerar força lateral aerodinâmica oposta. Isso significa que um nariz de lamínula deixou em nosso cenário, o que significa ainda mais nariz de leme. À medida que a velocidade diminui, seria necessário um leme cada vez maior. Em algum limiar, o leme seria saturado e o vôo nivelado não seria mais possível abaixo dessa velocidade.
Mas e se relaxarmos a exigência de vôo nivelado? E se permitirmos um ângulo de inclinação para dentro o motor ativo (asa esquerda do banco para baixo)? Nesse caso, estamos permitindo uma pequena porção da gravidade, igual a $ W \ phi $ para bancos pequenos, para ajudar com a força lateral aerodinâmica. Da mesma forma, seriam necessários menos deslizamento lateral e leme. De fato, se um ângulo de inclinação suficiente for usado (geralmente após alguns graus), podemos permitir que a aeronave deslize lateralmente no motor com falha (nariz direito); um deslizamento lateral direito do nariz geraria guinada aerodinâmica esquerda do nariz aerodinâmico, diminuindo ainda mais o leme necessário.
Ao permitir a operação bancária, podemos diminuir o limite de velocidade com o qual as superfícies de controle se saturariam, diminuindo a velocidade mínima de controle (Vmc).
Ao longo de tudo, o leme gera um momento de rolamento aerodinâmico, assim como o deslizamento lateral, que deve ser combatido pelo controle do rolamento. À medida que o ângulo do banco aumenta, a aeronave fica menos limitada ao leme e mais controle ao rolamento limitado. Sob o FAR 25.149 (e o antigo 23.149), é permitido um ângulo máximo de bancada de 5 deg para a determinação de Vmc. Aeronaves diferentes serão limitadas diferentemente no banco 5 deg; alguns podem ser limitados pelo leme, outros pelo controle do rolamento e outros ainda pelo aviso de estol.
Para aqueles que ainda não estão convencidos, consulte as seguintes equações, que devem ser verdadeiras para o vôo estável / reto:
$$ 0 = N_ {mecanismo} + qS_ {ref} b_ {ref} (C_ {n_ \ beta} \ beta + C_ {n _ {\ delta r}} \ delta r + C_ {n _ {\ delta a}} \ delta a + C_ {n _ {\ delta s}} \ delta s) $$
$$ 0 = C_ {l_ \ beta} \ beta + C_ {l _ {\ delta r}} \ delta r + C_ {l _ {\ delta a}} \ delta a + C_ {l _ {\ delta s}} \ delta s $$
$$ 0 = W \ phi + qS_ {ref} b_ {ref} (C_ {y_ \ beta} \ beta + C_ {y _ {\ delta r}} \ delta r + C_ {y _ {\ delta a}} \ delta a + C_ {y _ {\ delta s}} \ delta s) $$
Ainda mais informações adicionais podem ser encontradas em AC 25-7C Apêndice 6.
O que aconteceria se você voasse mais do que o 5 deg para o mecanismo ativo com OEI, nada demais, a menos que estivesse voando na Vmc, que seria menor que $ V_2 $ e $ V_ {REF} $.
Por que motivo 5 deg, e não 6, ou 7 deg? Meu palpite é que é um número arredondado que oferece uma diminuição adequada da Vmc para o desempenho, mas não introduz uma grande aceleração lateral e uma grande disparidade entre (um leme alto) de baixo peso e velocidade OEI limitada e um leme alto (baixo) velocidade limitada do OEI.
O leme é usado conforme necessário para impedir o deslizamento lateral (medido por uma corda de guinada e não pela bola antiderrapante), e a aeronave é depositada conforme necessário para eliminar qualquer tendência de giro (mudança de direção) devido ao leme desviado. Isso é realmente tudo o que existe.
Resposta: Aumenta o deslocamento do leme disponível
Logicamente, combatemos a guinada do desequilíbrio de empuxo do motor com o leme para o motor ativo. Mas agora esgotamos parte do nosso leme nessa direção.
Alternativa: role para o motor ativo. Coloque o motor ativo. Crie força lateral no Vstab / leme sem desviar o leme. Resultado: agora há mais curso de leme disponível, MAS o avião desviará lateralmente do curso em direção ao motor ativo. Você pode manter o rumo, permitindo que o nariz (vetor de empuxo) compense a deriva, mas agora você está fazendo ... um deslizamento para a frente!
A técnica de banco e deslizamento certamente centraliza o leme um pouco mais. Mas para reduzir o arrasto (mais recentemente, a "bola"), a melhor maneira é uma virada coordenada no motor ativo!
Mas, para compensar o vetor de força lateral do motor, as entradas de controle terão um pouco mais de leme.