O que acontece durante uma descida acionada?

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Eu estava tendo uma conversa com meu amigo sobre a condição de equilíbrio em vôo:

Cenário: Ao entrar em vôo reto e nivelado, digamos reduzi a velocidade do ar em 30 mph. Ao mesmo tempo, mantendo a atitude do avião estritamente o mesmo que antes (fazendo o que for preciso para manter o nariz onde estava antes).

Reduzindo a velocidade, a aeronave desenvolve menos sustentação: A aeronave é suportada por menos quilos de força de sustentação (o que significa que a sustentação é menor que o peso)

O que acontece a seguir? (imaginando que o piloto não está com o nariz para baixo)

Minha opinião: 1. Desde peso > elevador, aeronave cai atitude e cai como uma pedra que caiu no ar a menos que o nariz está para baixo.

Meu amigo diz: 2. O avião encontra novo levantamento. Este movimento de afundamento cria um aumento para aeronaves. Mas não vai manter o vôo nivelado direto, mas desce. Será uma descida constante que não acelera a descida. (não como uma pedra caindo do céu). Ele diz que isso é chamado de descida de potência

Minha pergunta é:

1) Quem está aqui

2) Se meu amigo está certo, se a aeronave pode encontrar o elevador depois que desce (o que significa que encontrou equilíbrio), por que não pode manter vôo reto e nivelado. E o que exatamente fez com que encontrasse novo elevador? O ângulo de ataque mudou?

    
por user2927392 16.04.2016 / 15:06

5 respostas

Nenhum de vocês está necessariamente certo, mas vocês dois têm algum entendimento que é preciso.

Deixe-me reiterar o que você declarou, para maior clareza. O cenário começa com a aeronave voando reta e nivelada. Então a velocidade é reduzida em 30 mph através de uma redução de potência enquanto a atitude é mantida constante. Independentemente do que mais acontece, todos reconhecemos que isso resultará em algum tipo de descendência.

Você está certo em que o avião perdeu o "lift" do empuxo perdido e assim descerá. Dependendo da aeronave e da velocidade no ar de partida, você pode estar certo de que a aeronave pode responder com uma inclinação de atitude não comandada . Se fosse esse o caso, seria devido ao cenário que resulta em uma cabine aerodinâmica. No entanto, mesmo que a aeronave parasse, ela não cairia como uma pedra (isto é, sem sustentação para se opor à gravidade), mas desceria ao que ainda seria uma taxa substancial de descida enquanto produzindo alguma sustentação para se opor à gravidade. Além disso, considerando as possíveis velocidades e atitudes de entrada, um estol seria improvável neste cenário.

Seu amigo está certo nisso, com velocidade suficiente e sem estol aerodinâmico - ambos dependem da velocidade do ar na qual a manobra foi iniciada - esse cenário resultará em uma descida. Seria preciso chamar isso de descida acionada. Dependendo do que ele quer dizer com isso, seu amigo pode não estar certo ao pensar que qualquer "novo" levantamento seria produzido pelo próprio movimento de afundar, mas isso pode ser uma diferença de semântica. Vamos explorar isso ainda mais.

Vamos considerar um Cessna 172 em linha reta e nivelado a 110 mph. Em seguida, reduzimos a potência para manter 80 mph e manter a atitude de inclinação exatamente onde começamos. Neste cenário, passamos da velocidade de cruzeiro para algo mais próximo da melhor taxa de velocidade de subida da aeronave. Isso significa que fizemos a transição de uma região de vôo de alta velocidade e alta resistência para uma região de menor velocidade e menor resistência ao arraste. Ao mesmo tempo, mantendo constante a atitude de inclinação da aeronave, nós mudamos de um ângulo de ataque baixo, baixo coeficiente de elevação da região de vôo para um alto ângulo de ataque, alta coeficiente de elevação da região de vôo. Este aumento no ângulo de ataque é devido ao novo ângulo do vento relativo introduzido pela descida da aeronave. A quantidade total de elevação não muda, mas a forma como o elevador é criado muda. À medida que a velocidade é reduzida, a capacidade da asa de criar sustentação (expressa pelo coeficiente de sustentação) aumenta com o aumento do ângulo de ataque. Assim, o elevador não muda, mas o elevador é agora mais devido ao ângulo de ataque do que a velocidade no ar. Se isto é o que seu amigo quer dizer com o "novo" levantamento introduzido pelo movimento de afundar, então ele está certo.

No entanto, este "novo" aumento deve ser entendido como devido à mudança do ângulo de ataque, não um aumento na velocidade da rede (energia cinética). O elevador não está realmente mudando, apenas a maneira em que é criado - ângulo de ataque em oposição à velocidade. No entanto, se o cenário fosse diferente e permitíssemos que a aeronave diminuísse à medida que reduzíssemos a potência, a aeronave reduziria a altitude para manter cerca de 110 mph e o coeficiente de sustentação da asa mudaria muito pouco, pois a velocidade e o ângulo de ataque permaneceriam relativamente constante.

    
16.04.2016 / 16:14

Nota: Esta resposta refere-se à pergunta inicial conforme solicitado pelo user2927392.

Quem está certo depende da velocidade inicial.

O aumento é determinado por dois parâmetros, desde que a geometria da asa permaneça inalterada,

Agora, muito depende de quão perto a aeronave estava de sua velocidade mínima. Conforme o ângulo de ataque aumenta, o fluxo terá problemas para seguir o contorno mais íngreme das asas e comece a separar . Se esta separação crescer, limitará o levantamento que as asas podem produzir. Agora temos dois casos:

  1. Se a velocidade aerodinâmica inicial for maior que a velocidade no ar mínima + 30 mph, seu amigo está certo. A aeronave se acomodará em um novo ângulo de ataque e compensará a falta de impulso com uma altitude gradual perda , assim como na resposta do SMSvonderTann. Como um planador, o avião deslizará até o chão. Eu suponho que você pretende manter o nariz para cima, puxando o bastão: Isto irá cortar a aeronave para a menor velocidade e um maior ângulo de ataque, onde se instala no novo equilíbrio.
  2. Se a velocidade aerodinâmica inicial for menor que a velocidade no ar mínima + 30 mph, você está parcialmente correto. A aeronave stall , o elevador não será suficiente para encontrar um um novo equilíbrio, e o avião vai descendo para pegar a velocidade que falta, não importa o quanto você puxe. Se você ainda insistir em diminuir a velocidade, você sairá do mergulho e repetirá essa manobra novamente, até que o solo se interponha. Observe que o movimento resultante não é um mergulho contínuo, mas uma sequência de curvas em forma de "J" quando vistas por um observador externo. O mergulho é menos uma queda vertical do que um deslizamento íngreme, semelhante a uma montanha-russa.

Para responder à sua segunda pergunta: o arrasto reduz a velocidade da aeronave, a menos que alguma energia seja continuamente fornecida pela redução da altitude. Por favor leia esta resposta que tem uma explicação detalhada, embora para aviões de papel, incluindo alguma matemática extravagante.

    
16.04.2016 / 16:00
  1. Seu amigo está certo. O avião é basicamente um planador nesse cenário e os planadores ainda voam apesar de serem desprovidos de si mesmos, com exceção dos motor-planadores.

  2. O avião pode encontrar o elevador à medida que desce devido à energia potencial gravitacional que possui. No entanto, o elevador produzido é menor que o peso da aeronave, devido ao arrasto e às Leis da Termodinâmica (O Primeiro e o Segundo, se não me engano) para que o avião comece a descer. O elevador é causado pela velocidade do ar quando a energia potencial do avião "drop" se converte em energia cinética e, assim, aumenta a velocidade e a velocidade do ar. Você pode encontrar um aumento líquido positivo voando em uma térmica ascendente como um planador faz para elevá-lo.

16.04.2016 / 15:21

Vamos generalizar onde a velocidade é qualquer X, onde X > > 30 kts e que X < < Mach 1.

Se você estiver nivelado e reduzir a potência e não tocar em mais nada, a aeronave descerá e acelerará até atingir aproximadamente X novamente; o ponto de equilíbrio entre o ângulo de ataque e a velocidade no ar. A aeronave descerá com aproximadamente a mesma velocidade que você começou.

Este efeito é crítico no pouso. A adição de energia reduz a descida e a redução de energia aumenta a descida; sem significativamente e a longo prazo, alterando a velocidade aerodinâmica.

    
16.04.2016 / 16:34

Eu acho que você (e alguns dos respondentes) estão tornando este caminho mais complicado do que precisa ser. Estes são os fatos:

(1) Se você estiver em vôo nivelado e reduzir o poder, você descerá. Este é o caminho normal para descer.

(2) Se você estiver em vôo nivelado e empurrar o jugo para frente, você irá mais rápido.

(3) Se você estiver em vôo nivelado e puxar o jugo para trás, você diminuirá a velocidade.

Isso é tudo que existe para isso. Não torne isso muito complicado.

    
16.04.2016 / 23:28