Qual é a relação entre potência e eficiência de combustível?

Não é isso que faz isso e nada mais. É sempre uma combinação.

Na subida, você precisa fornecer mais energia para a aeronave porque está aumentando sua energia potencial. Isso pode ser tirado da energia que teria sido gasta para superar o arrasto no vôo horizontal voando mais devagar. Menos energia é necessária para sustentar a velocidade de vôo agora mais baixa, de modo que resta para a escalada.

Quando você puxa a alavanca, você ajusta a aeronave para uma velocidade de vôo menor (pelo menos se você voar em uma configuração naturalmente estável), então um pouco do excesso de energia precisa ser gasto de outras maneiras. A aeronave sobe.

Se você avançar o acelerador, a velocidade aparada permanecerá a mesma, mas agora há mais energia disponível para ser usada. Ele será gasto em escaladas, porque a velocidade já está definida pelo seu ângulo de elevação.

Em um motor de pistão não sobrealimentado (normalmente aspirado), a diminuição da densidade do ar com o aumento da altitude fornecerá menos ar a cada enchimento dos pistões. Você precisa inclinar o motor para manter a relação combustível-ar constante, para que o motor consuma menos combustível na mesma velocidade do motor, mas também forneça menos potência e empuxo. Como o ar também é mais fino para todas as outras partes do avião, sua velocidade real aumentará, seu arrasto diminuirá na mesma velocidade real e você poderá voar mais rápido. Mas como o seu motor normalmente aspirado fornecerá menos potência, você precisa avançar o acelerador para manter sua atitude, velocidade e taxa de subida. Em algum momento, você alcançará a potência máxima e, à medida que sobe mais, a velocidade de subida diminuirá até alcançar a altitude de vôo máxima que seu avião é capaz de alcançar.

Voar mais alto aumentará a eficiência do motor devido à menor temperatura do ar, mas esse efeito é pequeno para aeronaves movidas a pistão. Uma vez que você mude para aeronaves supercharged, turboélices e jatos, no entanto, sua altitude máxima de vôo muito maior fará com que voar mais marcadamente mais eficiente .

A velocidade de vôo, no entanto, faz uma diferença substancial, especialmente para aeronaves movidas a pistão. Seu o melhor coeficiente de elevação de cruzeiro é $ c_L = \ sqrt {c_ {D0} \ cdot \ pi \ cdot \ Lambda} $ e é bastante alto. Voar baixo significa que você voará muito mais rápido do que o ideal, e quanto mais voar, mais perto estará deste ótimo, simplesmente porque seu motor não permitirá uma velocidade maior. Essa é a razão pela qual voar mais alto ajuda a voar com mais eficiência.

Infelizmente, a causa e o efeito dessa pergunta estão realmente confusos. A excelente resposta de Peter Kampf deve explicar a maior parte do que você precisa, mas pode ser que você ache difícil entender sua resposta, porque você ainda está operando sob a idéia de que o stick só gere velocidade e aceleração < em> somente gerencia a altitude.

Se este for o caso, considere esta analogia: imagine que há três baldes de energia disponíveis para qualquer aeronave: química, potencial e cinética. (nota para o pedante: sim, energia química é energia potencial. Vá embora.)

• A energia química é armazenada como combustível (dinossauros mortos). Ele é liberado pelo motor e pode ser convertido em altitude ou velocidade no ar ou em ambos.

• A energia potencial é a altitude abaixo de você - a energia que é armazenada na aeronave como altitude. Pode ser convertido em velocidade aerodinâmica, mas não de volta aos dinossauros mortos.

• A energia cinética é velocidade do ar - o momento da aeronave. Pode ser convertido em altitude, mas não de volta aos dinossauros mortos.

Enquanto os motores estiverem operando, o "balde" de energia química está sempre despejando energia nos outros dois baldes. O acelerador determina quanto energia é derramada por segundo. O jugo (vara) determina a distribuição dessa energia - se o balde cinético está derramando energia no balde potencial, ou vice-versa, ou nenhum dos dois.

Quanto à sua pergunta sobre eficiência de combustível, uma vez que se baseia em falsas suposições, direi apenas que depende das circunstâncias do vôo, mas certamente não é correto dizer que o aumento de combustível o consumo é sempre o resultado da maior aceleração necessária para atingir uma altitude maior.

Vou adicionar uma coisa sobre a eficiência do motor.

Os motores de aeronaves são mais, ou pelo menos não menos, eficientes na configuração de potência maior .

1. Em motores a gasolina (ignição por faísca), o acelerador adiciona resistência à admissão quando fechado, então eles são mais eficientes com o acelerador totalmente aberto e uma mistura levemente pobre para que todo o combustível seja queimado. Os motores modernos com injeção direta normalmente suportam "queimadura ultra-leve" quando o acelerador é deixado aberto e a energia é regulada pela injeção de menos combustível, ou seja, uma mistura muito pobre, mas a maioria dos motores de aeronaves são projetos mais antigos que não funcionam bem com mistura eles são menos eficientes com menos aceleração.

2. Os motores de turbina também são mais eficientes em maior potência. Não tenho certeza sobre o motivo, mas provavelmente porque o estágio de alta pressão consome relativamente menos energia para acionar o compressor, deixando mais potência para o estágio de baixa pressão que aciona a hélice (em marcha lenta a potência da hélice é mínima, mas o núcleo ainda gira bastante rápido, muitas vezes em torno de 60% rpm em relação à potência total).

3. Somente motores a diesel onde a energia é controlada apenas pela quantidade de combustível injetado (corresponde à mistura em motores com ignição) não são menos eficientes em configurações de potência mais baixas, mas na potência de cruzeiro eles não serão menos eficientes qualquer um.

E agora combine-se com o fato de que seu arrasto é praticamente o mesmo na mesma velocidade indicada, independente da altitude, mas em altitudes mais altas, a mesma velocidade indicada corresponde a uma velocidade maior (e, portanto, ao solo).