O sistema fly-by-wire de um avião moderno pode lidar com uma condição instável?

Question

O sistema fly-by-wire de um avião moderno pode lidar com uma condição instável?

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De acordo com esta resposta aviões de passageiros / grandes aeronaves de passageiros, como um A320, são projetados de modo que sejam longitudinalmente e estaticamente estáveis sob condições normais de vôo.

E se, por algum motivo, o c.g. mudaria de repente logo depois do ponto neutro ? O sistema FBW (por exemplo) de um Airbus poderia lidar com isso, assim como o FBW de um jato de combate que é instável por design?

Claro que não estou falando de uma situação em que o c.g. acaba tão longe que a aeronave entra em uma tenda profunda, mas uma condição apenas "depois" de estabilidade neutra, onde a aeronave acaba de se tornar "ligeiramente instável".

flight-controls flight-dynamics fly-by-wire flight-mechanics stability

por Daniel 05.02.2018 / 02:07

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Sim, pode - até certo ponto, dependendo de:

quantidade de deslocamento de CG;
velocidade no ar;
peso da aeronave (na verdade, momento de inércia);
taxa máxima de deflexão de elevadores / ailerons.

Se a estrutura da aeronave tiver estabilidade estática aerodinâmica, um distúrbio no Ângulo de Ataque Cria forças aerodinâmicas que retornam a atitude da aeronave de volta ao neutro. Se o Centro de Gravidade se deslocar para trás do ponto neutro, a célula se torna estaticamente instável - as forças aerodinâmicas agora querem amplificar a perturbação. Os giroscópios de taxa no sistema fly-by-wire sentem que a atitude se desvia da atitude comandada e desviam os elevadores / ailerons de tal forma que a aeronave é trazida de volta.

Fonte da imagem

Quantidade de deslocamento de CG A capacidade do Sistema de Controle de Voo de corrigir o equilíbrio instável depende do grau de instabilidade: a curvatura do copo direito na foto acima.

Velocidade aerodinâmica A deflexão dos elevadores e ailerons gera momentos aerodinâmicos proporcionais a $ V ^ 2 $. Em altas velocidades, uma pequena deflexão resulta em um grande momento sobre o CoG - a situação crítica é a baixa velocidade, que ocorre principalmente perto do solo. Em velocidades baixas, são necessárias grandes deflexões.

Peso da aeronave Se a aeronave estiver com um peso bruto alto e se esse peso for distribuído longe do CoG, maiores desvios de controle são necessários para corrigir distúrbios no AoA. Uma bola de boliche mais pesada na foto acima representa forças requeridas mais altas.

Taxa máxima de deflexão de elevadores / ailerons A resposta de freqüência dos sistemas de controle de vôo é uma função da rapidez com que as superfícies de controle podem ser levadas para a posição desejada, e isso é uma função da taxa de fornecimento de fluido hidráulico: a capacidade adicional de todas as bombas hidráulicas operacionais.

O F-16 é projetado para corrigir rapidamente qualquer perturbação da atitude comandada, em qualquer situação de voo. Todos os sistemas são dimensionados de tal forma que a estabilidade artificial ainda pode ser fornecida na velocidade aerodinâmica mais baixa e no MOI mais alto que a aeronave pode encontrar. O A320 não foi projetado com um sistema FBW de voo crítico - se todos os sistemas falharem, a aeronave retorna a um estado com estabilidade estática aerodinâmica. Se o sistema FBW falhar em um F-16, o piloto deve ejetar.