Qual é a relação entre a taxa de arrastar e afundar?

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Eu estava apenas aprimorando a aerodinâmica básica e tenho algo que quero esclarecer sobre voar na região do comando reverso. Eu fui no meu 172 outro dia e notei o seguinte enquanto praticava vôo lento:

  • Eu estou em vôo reto e nivelado, e entro no vôo lento (sujo) do jeito que costumo fazer. Eu puxo o poder de volta e então eu levanto o nariz para uma atitude nivelada levemente para sangrar alguma velocidade enquanto mantenho a mesma altitude. Quando entrei no lado de trás da curva de potência, lancei uma velocidade que estava significativamente acima de Vso, mas abaixo de L / D max, que nesse caso era de 55-56 nós. No entanto, desta vez eu não adicionei nenhum poder e acabei de lançar 55 nós para ver o que aconteceria. O avião começou a descer (afundando), o que é realmente o que eu esperava que ele fizesse.

Minha compreensão limitada de por que isso acontece é que o arrasto total (principalmente arrasto induzido em alta AOA) excede o empuxo disponível e o avião desenvolve um afundamento para tentar recuperar o equilíbrio. Isso está correto? Alguém com mais conhecimento pode explicar por que isso acontece? Talvez eu esteja pensando demais ... Eu sei que a alta resistência a baixas velocidades normalmente resulta em uma alta taxa de afundamento. Eu simplesmente não consigo explicar exatamente o porquê. Algumas pessoas disseram que o peso excede a sustentação, mas tenho certeza de que este não é o caso, pois o avião não está parado.

    
por Patrick Spalding 16.12.2018 / 21:12

2 respostas

total drag (mostly induced drag at high AOA) exceeds thrust available and the airplane develops a sink to try to regain equilibrium.

Isso está exatamente correto. Na melhor das hipóteses, L / D, o arrasto induzido é metade do arrasto total e, em velocidades mais baixas, ele se torna dominante, crescendo com o inverso da velocidade no ar ao quadrado.

Some people have said that weight exceeds lift, but I'm pretty sure this isn't the case.

Você fez bem em não ouvir essas pessoas. Se a aeronave não for acelerada para baixo, a elevação ainda será igual ao peso. A uma taxa de afundamento constante, a aeronave não acelera.

Como você diz, a aeronave está em equilíbrio. Como você escolhe adicionar menos potência do que o necessário para o vôo nivelado, a aeronave se comportou de maneira semelhante a um planador. Permita-me usar um planador para minha explicação. Abaixo está uma com as forças dominantes adicionadas como flechas no vôo nivelado. Claramente, não há nada para compensar o arrasto (vermelho):

Este avião está não em equilíbrio e faz o que você fez para desacelerar: ele voa nivelado enquanto o arrasto está excedendo o empuxo (que é por definição zero em um planador).

Então, o que fazer? Assim como ao voar um turno, o piloto agora inclinará o vetor de levantamento. Essa é a maior força em seu comando, e ele faz isso lançando para baixo. Agora o avião está em um planeio, a direção do vôo é levemente baixa e o vetor de levantamento (que é por definição perpendicular à direção da velocidade do ar, que novamente é igual à direção do vôo se não houver vento) é igualmente inclinado frente. Isto é o que o próximo esboço mostra:

Agora, temos um componente de elevação apontando para frente e esse componente é igual e oposto ao arrasto. O resto do elevador é necessário para compensar o peso, então a força de sustentação é uma pequena quantidade maior que o peso. A taxa de afundamento é a velocidade vezes o ângulo de inclinação, que por sua vez é o que é necessário para ter o seno de elevação $ L $ igual arraste $ D $ . Matematicamente falando, isto é: $$ D = L \ cdot sin (\ gamma) \; \; \; \ text {e} \; \; \; \ gamma = arcsin \ left (\ frac {D } {L} \ right) $$ com $ \ gamma $ como o ângulo da direção do vôo em relação ao horizonte. A taxa de dissipação $ v_z $ é $$ v_z = v \ cdot sen (\ gamma) = v \ cdot \ frac { D} {L} $$ Essa é a resposta direta à sua pergunta: a taxa de afundamento é o produto da velocidade e do inverso da relação entre o levantamento e o arrasto. Em ângulos pequenos a razão é aproximadamente igual ao seu seno quando expressa em radianos, então eu deixei a trigonometria fora da última equação.

    
16.01.2019 / 08:39

Primeiro, vamos adicionar outro ponto para que possamos comparar todos os 3 a 55 nós "na parte de trás da curva de potência".

  1. 55 nós retos e nivelados
  2. 55 nós que descem com potência parcial
  3. 55 nós sem energia.

1 é horizontal para o horizonte. 2 está em um ângulo descendente ao horizonte. 3 está descendo mais rapidamente. Isso é o que você faz quando se aproxima para pousar e modula seu acelerador. Lembre-se de PITCH CONTROLS AIRSPEED. Quando você corta a energia, o nariz vai cair e a velocidade aumentará ("o avião desenvolve uma pia para tentar recuperar o equilíbrio"), até que o elevador levante o nariz, diminuindo a velocidade.

Esta relação (equilíbrio) do CG ajustado para a frente e do passo do profundor é fundamental para entender como o pitch controla a velocidade. Agora vamos adicionar o número 4, mais potência do que 1. Seu avião irá subir a 55 nós!

Agora, "alta resistência a baixa velocidade normalmente resulta em uma alta taxa de afundamento". É para isso que os flaps são. Quanto mais arrastar, mais inclinado será o ângulo de descida.

Observe que você pode alterar seu ângulo de descida (taxa de afundamento) em AIRSPEED CONSTANTE reduzindo a potência ou adicionando abas. Ambas as técnicas podem ser usadas para pousos.

    
17.12.2018 / 02:43