Por que as aeronaves de asa baixa têm aeronaves de maior diédrica do que de asa alta?

Existem várias fontes para um momento de rolamento induzido por um overlip:

1. O ângulo diédrico $ \ nu $ da asa, que aumentará o ângulo de ataque local $ \ alpha $ na asa de barlavento de acordo com $ \ Delta \ alpha = \ beta \ cdot sin \ nu $; $ \ beta $ sendo o ângulo do sideslip,
2. O ângulo de varrimento $ \ varphi $ da asa , que em um sideslip provoca um varrimento do fluxo de ar sobre a asa de barlavento (e um maior efeito de varrimento na asa de sotavento). A mudança local no ângulo de ataque é $ \ Delta \ alpha = (cos (\ varphi ± \ beta) -cos \ varphi) \ cdot (\ alpha- \ alpha_0) $ e é proporcional ao ângulo de ataque,
3. O fluxo cruzado ao redor da fuselagem (veja o esboço abaixo para ilustração, desculpe, nenhuma fórmula simples aqui) e
4. A localização da cauda vertical, ou mais precisamente, a força lateral criada nela por um ângulo de deslize em relação à localização do centro de gravidade. Este efeito ditou o anhedral de aeronaves como o F-104 Starfighter .

Por favor, veja esta resposta para uma explicação mais completa do efeito 3. O esboço abaixo é retirado da resposta vinculada e mostra uma configuração de asa alta e baixa no sideslip . As finas setas azuis indicam o componente lateral do fluxo de ar $ v _ {\ infty} \ cdot sin \ beta $.

No final, algumas rolagens devido ao sideslip são boas, mas muito deve ser evitado, e diédrico é usado para complementar os outros efeitos de forma que o total seja o correto. Uma asa alta já fornece algum momento positivo de rolagem devido a um deslize (negativo $ c_ {l _ {\ beta}} $: Quando você desviar o leme para a esquerda, o flanco resultante também deverá rolar a aeronave para a esquerda também), então a asa não precisa contribuir tanto (por meio de diédricas) quanto em aeronaves de asa baixa.

Diédrico (ou até mesmo um centro de gravidade baixo) não vai rolar no nível da aeronave: não existe uma maneira aerodinâmica para conseguir isso! Diédrico só lhe dará um momento de virada quando os aviões deslizarem.

    

Aeronaves de asa alta já têm melhor estabilidade de rolagem devido ao seu centro de gravidade vertical localizado sob a asa do que aeronaves de asa baixa (com CG vertical localizado acima da asa).

De uma fonte diferente da Wikipedia :

If the center of gravity is below the wing, the weight tends to restore the upright position. This is known as pendulum stability or the keel effect. If the CG is above the wing, the weight is destabilizing.

    

Peter Kampf está certo - o avião não sabe a diferença entre a gravidade e as forças g (aceleração) que experimenta em um turno. Quando a bola está centrada, isso significa que "gravidade / aceleração" está puxando "diretamente para baixo" na fuselagem ("abaixo" da perspectiva do avião, não da perspectiva do horizonte). O avião não é capaz de "ver" qualquer outra gravidade, porque a gravidade é o mesmo que a aceleração. Então, quando você está em um turno perfeitamente equilibrado, com a bola centrada, a atração gravitacional vinda da Terra não é relevante, exceto quando é unida à aceleração do giro para criar uma nova direção "para baixo" para o avião.

Para entender isso melhor, você precisa visualizar o mesmo "experimento mental" que Einstein usou quando chegou a entender a gravidade como meramente aceleração e não algo mais. Ele colocou um homem dentro de uma caixa fechada flutuando no espaço, com o homem flutuando no meio da caixa. Então ele prendeu uma corda na caixa e acelerou a caixa suavemente em uma direção, simulando a gravidade. Da perspectiva do homem dentro da caixa fechada, poderia estar sentado na superfície da terra. Tudo sobre aceleração e gravidade, da perspectiva do homem na caixa, era idêntico. Isso ajudou Einstein a ver que a gravidade não era "como" aceleração. Gravidade é aceleração. Então, quando você usa aceleração (mudança de direção em um giro; força centrífuga) para mudar a direção de "baixo" em um giro, o avião absolutamente não sabe a diferença entre o verdadeiro "baixo" e seu novo "baixo" conforme ajustado pelo transformando aceleração. Gravidade não pode "puxar" o pêndulo da fuselagem para baixo em qualquer outra direção que a direção de "baixo", como indicado pela bola no seu turno e banco indicador. Assim, a única maneira diédrica e o efeito pendular da fuselagem pode rolar as asas de volta ao nível, é se a curva não é perfeitamente coordenada, ou seja, a bola rolou na direção verdadeira "para baixo" e não para baixo. Então, talvez voar de pés no chão não seja tão ruim assim.