Por que as aeronaves de asa oblíqua sofrem de acoplamento aerodinâmico significativo?

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Por que as aeronaves de asa oblíqua sofrem de acoplamento aerodinâmico significativo?

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De asas oblíquas aeronaves (que têm uma asa longa que gira em torno de um ponto central, de modo que a asa é reta em baixa velocidade, mas fortemente varrida - um lado para a frente e o outro lado para trás - em alta velocidade), enquanto teoricamente é mais eficiente que a aeronave convencional, ter vários problemas que os impediram de ver algum uso significativo; um desses problemas são os vários modos incomuns de acoplamento cruzado, incluindo uma tendência significativa ao acoplamento pitch-roll (onde o lançamento para cima ou para baixo faz a aeronave rolar para um lado ou para o outro e vice-versa) e a necessidade de manter uma ângulo de inclinação apenas para manter o vôo coordenado e evitar deslizar para os lados (mesmo sem assimetria de impulso), os quais se tornam cada vez mais severos em ângulos de varredura altos.

Por exemplo (ênfase adicionada):

McMurtry found the handling qualities were very close to the simulator, but that the aircraft’s asymmetry resulted in unusual trim requirements, asymmetric stall and inertial coupling. [...] For instance, the AD-1 required about 10° of bank in order to trim the aircraft with no sideslip at 60° wing sweep.

[...]

As hoped, the low-cost, low-speed, low-technology AD-1 successfully demonstrated the concept of a manned oblique wing aircraft, sweeping the wing to a maximum of 60°. The aircraft experienced cross coupling between pitching moment and aileron deflection. This pitch-roll coupling and the aeroelastic effects contributed to unpleasant handling qualities at sweep angles above 45°. [...] [A Summary Of A Half-Century of Oblique Wing Research, pages 20-21.]

The proposed wing pivot was also to be canted so that at 0° sweep, the wing was canted to 0°, but at 65° sweep it would be canted to 10°. The wing incidence would also have been increased (a standard feature of the F-8) with higher sweep angles. These features were expected to reduce aerodynamic cross-coupling, such as the necessity to bank the whole aircraft to trim sideslip, as found in the AD-1 flight testing. [...] _[A Summary Of A Half-Century of Oblique Wing Research, page 23.]_

Flight tests of AV1 and AV2 proved the design to be controllable in both pitch and roll. Noble states, “The elevon mixing is standard symmetric and the aircraft responds equally to left and right inputs. There is some slight roll coupling associated with up and down elevator. I believe this can be eliminated with fine tuning of the elevon mixing.” _[A Summary Of A Half-Century of Oblique Wing Research, pages 32-33.]_

Por que asas oblíquas vêm com esses estranhos acoplamentos cruzados?

aerodinâmica asa oblíqua

por Sean 10.10.2019 / 03:45

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Tags aerodinâmica asa oblíqua

Alguém poderia usar o Anel para controlar ou influenciar Sauron ou Nazgûl? A Terra é o único planeta com mutantes?

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Com a asa varrida para frente, uma força de sustentação positiva nessa asa dobrará a asa para cima e aumentará localmente o ângulo de ataque, especialmente para o exterior de uma asa. O mesmo acontece na asa recuada, apenas uma deflexão para cima da força de sustentação reduzirá o ângulo de ataque local, da mesma forma que na maior extensão em direção à ponta da asa onde é mais desviada para cima. Uma asa acabará gerando mais sustentação do que a outra, o que exigirá uma entrada contínua do aileron para cancelar. Pode-se tentar equilibrar isso com diferentes perfis de torção de cada asa, mas isso só resolveria o problema em um g de vôo.

Quando, por exemplo, o elevador é desviado para induzir um momento de inclinação positivo, o ângulo de ataque na asa aumenta e a força de elevação aumenta. A elevação aumentada gera uma deflexão aumentada da asa. No entanto, conforme descrito acima, o impacto no ângulo de ataque local devido a esse desvio maior é oposto entre as asas esquerda e direita. Isso produz um efeito de rolo acoplado.

Finalmente, a sustentação assimétrica e o arrasto induzido, além do uso dos ailerons para combater essa tendência de rolamento, produzirão guinadas adversas. Para eliminar o deslizamento lateral, você precisará usar uma entrada substancial de leme ou um banco na direção oposta ao deslizamento lateral induzido por guinada adversa.

Edit:

Para uma visualização realmente simples da deflexão da asa, induzindo uma mudança no ângulo de ataque local, pegue um pedaço de papel e segure-o no ar à sua frente, com a borda longa voltada para você, mas desviada em graus 45 (imagine que você esteja olhando para o bordo de ataque de uma asa varrida no grau 45). Dobre a ponta mais curta da folha de papel que está mais distante de você (a ponta da asa) para cima. Sua perspectiva está alinhada com o fluxo aerodinâmico de carga livre e, dobrando a ponta para cima, agora você pode ver o topo da asa externa. Para uma asa traseira varrida normal, isso produz washout e descarrega a asa externa. Agora imagine que a ponta mais curta da folha de papel mais próxima de você é a ponta da asa. Mantenha a 'raiz' da asa fixa e dobre a nova ponta da asa. A deflexão para cima aumenta o ângulo de ataque local na ponta da asa, em vez de diminuí-lo como antes para a asa traseira varrida.

Como um aparte, esta também é a razão pela qual as asas varridas para a frente geralmente são aeroelasticamente instáveis. Um aumento na força de elevação produz mais força de elevação devido à deflexão, um feedback positivo que pode levar muito mais rapidamente a vibrações divergentes!