O que acontece se apenas o leme for aplicado em um turno sem ailerons? Os dois têm que ser aplicados juntos o tempo todo?

Para girar - qualquer veículo, não apenas um avião - você precisa gerar a força centrípeta correspondente.

Quando você aplica apenas o leme, o avião vai virar um pouco, mas porque ao contrário do barco ele não tem quilha, ele não gera muita força centrípeta, apenas voa um pouco para o lado, o que é chamado de derrapagem. Isso produzirá mais arrasto dessa maneira.

Agora, qualquer plano bem projetado tem acoplamento de rolagem de guincho, o que fará com que ele se incline para a curva de qualquer maneira. É causada pelo ligeiro aumento na velocidade da asa externa, e a maioria das asas diédricas resultam em aumento no ângulo de ataque, aumentando assim a sustentação na asa externa. Assim, você pode fazer o avião girar apenas com o leme, mas ele será ineficiente e será mais lento à medida que o acoplamento de rolamento de guinada levar seu tempo.

Por outro lado, se você aplicar apenas o aileron, o avião entrará no turno como de costume. No entanto, haverá algum deslize, pois os ailerons desviados causam uma guinada adversa - o aileron defletido para baixo, que está na asa externa, causa mais arrasto - de modo que o avião realmente ficará um pouco menor do que deveria. Como derrapar, isso causará um arrasto extra.

Há casos em que você desejará aplicar ailerons e leme em diferentes combinações (como mencionado nos comentários abaixo):

• No solo, você dirige com o leme enquanto usa o aileron para evitar que o vento incline o avião lateralmente - o trem de pouso fornece a força centrípeta neste caso.
• Durante a aterrissagem com vento cruzado, você precisa alinhar o avião com a pista, mas como ele voa em relação ao ar, ele tende a se mover para os lados. Você precisa fazê-lo voar lateralmente em relação ao ar ao invés de se apoiar no vento enquanto usa o leme oposto para evitar o giro.
• A mesma combinação se aplica durante a decolagem com vento cruzado, aileron no vento para evitar que o vento tombe para o lado e para que o leme compense as condições meteorológicas.
• Você também pode usar o banco com o leme oposto para aumentar o arrasto se você estiver muito alto e rápido na aproximação - isso é chamado de avanço. Apenas não deixe a velocidade aerodinâmica decair demais, porque a demora no deslizamento ou na derrapagem é mais provável de resultar em um giro.

Se você aplicar (digamos) o leme direito sem nenhuma entrada de aileron, o efeito imediato é que a aeronave irá guinar: o nariz irá balançar para a direita.

Note que isso não significa que a aeronave irá virar ! Nos primeiros momentos após a bissura da aeronave, o nariz é agora apontado para a direita enquanto a aeronave continua a viajar em sua direção original. O que a aeronave vai "sentir" é que o ar está agora soprando a partir da frente esquerda em vez de de frente. Nós dizemos que a aeronave está escorregando para a esquerda , porque sua pista (a direção na qual ela está viajando) está à esquerda do seu rumo (a direção que o nariz está apontando).

Então, você pisou no pedal direito do leme, fazendo a aeronave guinar para a direita e deslizar para a esquerda. Isso tem as seguintes consequências:

• Seus instrumentos indicarão um deslize para a esquerda. A corda de guinada indicará isso movendo-se para a direita (o que significa que a "cabeça" da corda de guinada apontará para a esquerda). O inclinômetro (a "bola em um tubo") indicará isso movendo-se para a esquerda. E seu ouvido interno e corpo indicarão isso dizendo que a força centrífuga do giro está empurrando você para a esquerda.
• O aumento aumentará drasticamente. Em um planador, isso significa que você diminuirá ou descerá mais rapidamente, dependendo do que fizer com o campo. Em um avião, a mesma coisa acontecerá, a menos que você adicione a potência do motor.
• elevação do corpo. Como o ar que está se aproximando está soprando na aeronave da esquerda, isso empurra a aeronave e a gira para a direita. (Essa força de empurrão é o que faz com que o inclinômetro se mova, e seu corpo e ouvido interno sintam as sensações que mencionei acima.) Essa, é claro, não é a maneira "normal" de transformar uma aeronave.
• efeito diédrico. O ar que sopra da esquerda fará com que a aeronave role para a direita. (Aqui está uma maneira de pensar nisso. As pontas das asas são "altas" em comparação com o resto da aeronave. Então, quando há ar vindo da esquerda, ela empurra as pontas das asas para a direita, fazendo com que a aeronave role direita.)

Slipping é a mesma coisa que estar em vôo descoordenado . Estar em vôo descoordenado apresenta dois problemas. O primeiro problema é que ele cria muito arrasto. (Às vezes você quer arraste, é claro.) O segundo problema é que se a aeronave parar enquanto estiver em vôo descoordenado, a asa a favor do vento irá parar primeiro, o que pode produzir um snap roll ou spin. Snap rolls e spins podem ser recuperados, mas se acontecerem perto do chão, os resultados podem ser fatais.

Usar apenas o leme e não os ailerons tem alguns usos:

• Quando você se recupera de uma banca de giro, depois de recuperar a velocidade, você deve nivelar as asas deixando os ailerons sozinhos e aplicando o leme em direção ao céu. Nós usamos o leme aqui porque usar os ailerons pode exacerbar uma baia.
• O procedimento para se recuperar de um giro envolve o uso de leme oposto ao giro enquanto deixa os ailerons neutros.

Usar o leme junto com o oposto aileron produzirá um deslizamento direto, o que é útil para perder deliberadamente a altitude ou para pousar em um vento cruzado.

Quanto à aplicação de ailerons sem leme: aplicar (digamos) o aileron esquerdo sem leme terá um efeito semelhante ao aplicar direito leme sem aileron. De fato, o aileron esquerdo sem leme pode até fazer com que a aeronave gire para a direita. (Isso é chamado de guinada adversa.) Até onde eu sei, a única diferença é que a aeronave vai inclinar para a esquerda, o que acabará resultando em uma curva à esquerda em vez de uma curva à direita. O efeito diédrico ainda acontecerá, como se você tivesse dado o leme direito; já que você está empurrando o manche para a esquerda, isso significa que o efeito diédrico está resistindo à sua tentativa de depositar a esquerda.

Finalmente, no chão, praticamente tudo o que eu acabei de dizer sai pela janela. No solo, o leme é usado para pilotar a aeronave e os ailerons são usados para manter as asas niveladas (se necessário). Ao contrário do ar, enquanto você está no chão, o guincho da aeronave irá fazer com que ele gire imediatamente, graças à roda ou às rodas.

Com apenas o leme, sua cauda vai chutar para um lado, e você vai meio que derrapar ao redor de uma curva de uma maneira realmente arrastada.

Com apenas aileron, o avião irá girar, mas a cauda cairá para o interior da curva, também uma espécie de manobra arrastada.

Quando você coordena ambos, os bancos de avião e a cauda movem a fuselagem ao redor da curva em um belo círculo suave.

As aeronaves podem ser projetadas (com diédricos relativamente grandes) para voar sem ailerons, usando apenas o leme (e o acoplamento de rolos que o diedro produz) para controle direcional e de rolagem. Sem esse acoplamento projetado, a entrada somente do leme geralmente resulta principalmente em um skid, com apenas um pequeno banco (e, como observado em outras respostas, uma curva muito ineficiente).

Muitos treinadores de controle de rádio foram projetados para controle do leme / elevador; Eu possuí e voei há muitos anos atrás que eu poderia rolar e voar em atitude invertida prolongada, até mesmo fazer snaps externos a uma queda que se assemelhava a um Lomczevak (e me recuperar em vôo nivelado após duas cambalhotas). O controle de dois eixos também é comum em planadores R / C - Gentle Lady, Olympic 2 e Olympic 650, Two by Six, etc.

É relativamente raro que a aeronave de transporte humano não tenha ailerons, embora não seja inédita (a família Pouebelilt, principalmente, não tem controle de rolagem independente), porque, em geral, é mais útil ter controle direto de rolagem ( talvez com leme acoplado como o Ercoupe original) do que depender de altos diedrais para aterrissagens com vento cruzado, por exemplo, são muito mais fáceis em Ercoupe do que em Pou. Se você precisar de uma correção rápida, os ailerons vão dar; leme e diédrico não (há algum atraso no rolamento porque o diedro requer o derrapagem antes de levantar a asa dianteira / externa).

O avião trabalha em três dimensões, não em duas, de modo que o leme não é usado para "dirigir" uma aeronave da mesma maneira que você faria com um barco ou um carro. Os três movimentos disponíveis para você são chamados pitch, roll e yaw e são controlados pelo elevador, ailerons e leme. Todos os três são usados juntos para mudar a direção de uma aeronave.

Para mudar de direção, você tem que introduzir uma força que o empurra de onde você está indo para onde você quer estar. Para ir de um nível direto e nivelado para o norte até o nível oeste direto e nivelado requer todos os três controles e um ato de equilíbrio cuidadoso. Depositar as asas à esquerda mudará o vetor de elevação da vertical para o canto, empurrando você na direção que você quer ir, porém com menos sustentação, o nariz descerá, então você se inclina para manter o nível do nariz, o que também o atrai a vez. No entanto, estar inclinado significa que o avião pode se sentir desconfortável, então você usa o leme para ajustar a guinada para compensar. Tudo isso empurrando o ar para fazer o turno também rouba a energia que precisa ser substituída, fazendo com que você diminua a velocidade ou diminua.

Você pode girar sem o leme e normalmente o faz, mas não pode girar apenas com o leme.

Todos os controles têm efeitos primários do controle e seguem os efeitos do controle. Veja Jeremy Pratt, seção "Efeitos dos controles". link

Se você estiver em cruzeiro nivelado (e estiver em um avião razoavelmente "normal" como um C-150) e der uma entrada para o leme, como muitos apontaram em suas respostas, o efeito primário é um efeito de guinada.

Mas, se você continuar gentilmente a entrada de guinada, a guinada terá um efeito de acompanhamento assim que o avião se adaptar à nova atitude desequilibrada. O efeito followon é um banco na direção da guinada. O resultado, portanto, se você é muito gentil, é um giro coordenado.

Meu venerável mentor me ensinou a aprender vôo coordenado voando exatamente assim - no cruzeiro, totalmente aparado, com as mãos livres e a direção apenas por meio de uma leve entrada de leme.

A principal advertência é que cada estrutura é única e você precisa aprender os detalhes do seu. No meu caso, isso, claro, foi um vôo de nível baixo em um Cessna 150.