Por que os balões têm barbatanas?

O que acontece quando os motores falham? Nas primeiras aeronaves isso acontecia com frequência, e muitos navios mancavam para casa em um número reduzido de motores.

Note que todos os dirigíveis eram instáveis verticalmente e lateralmente. O timoneiro teve que ajustar continuamente o ângulo do leme para manter o navio em curso. Em NACA TN 204 , Frank Rizzo concluiu que o aumento das barbatanas seria benéfico, e reduzi-las seria imprudente. Eles eram tão grandes quanto o necessário para controlar o navio, mas não suficientemente grandes para dar estabilidade estática.

• Flutuabilidade: Se o navio sobe ou afunda, a taxa de resfriamento da atmosfera e o gás no casco podem ser diferentes. Se a taxa de resfriamento da atmosfera (taxa de lapso) estiver acima da taxa adiabática, o navio ficará instável.
• Atitude do tom: Se o navio se inclina para cima ou para baixo, o gás de levantamento se deslocará para o ponto mais alto e o gás mais pesado nas balonetes mudará para o ponto inferior, criando uma condição instável. li>
• Estabilidade direcional: Ao avançar, qualquer mudança de rumo causará uma força lateral centrada no casco dianteiro e empurrará o navio para fora do curso. As aletas criam uma força contrária, mas, devido ao seu tamanho, essa força é pequena demais para fazer a nave voltar. Somente adicionando leme, o timoneiro pode manter a nave estável.
• Estabilidade longitudinal: De maneira semelhante, lançar o navio para cima ou para baixo enquanto em movimento criará uma força desestabilizadora no casco dianteiro que é mitigada, mas não eliminada, pelas aletas horizontais. A deflexão do elevador é necessária para manter o navio no ângulo de inclinação desejado.
• Estabilidade do rolo: Como o centro de gravidade está abaixo do centro de empuxo, a massa da gôndola puxará um dirigível para cima. Isto também é válido quando se gira o vôo: Então a gôndola irá rolar o navio para dentro do turno, de tal forma que um comando do leme no giro também causará um momento de arremesso com o nariz para baixo. Agora todas as superfícies de controle precisam ser coordenadas para manter o nariz do dirigível para cima.

Observe que apenas o primeiro e o último tipo de estabilidade estática são garantidos, e o primeiro somente para condições atmosféricas especiais! Os outros três estão faltando!

Os dirigíveis do Zeppelin usavam dois timoneiros, um para controle direcional e outro para controle de arremesso. Devido ao tamanho dos navios, qualquer movimento era muito lento, por isso a tarefa de mantê-los em curso era mais fácil do que poderia parecer. No entanto, tirar qualquer uma das barbatanas ou mesmo reduzir seu tamanho tornaria os navios incontroláveis.

As barbatanas, que também são conhecidas como estabilizadores , aumentam a estabilidade horizontal e vertical do balão.

Sem as barbatanas, o dirigível iria mergulhar e balançar, especialmente em baixas velocidades.

Por exemplo, se o dirigível encontrar uma corrente ascendente, o nariz iria querer se levantar e a cauda cair. Os estabilizadores horizontais resistem ao momento de arremesso, da mesma forma que as penas de uma flecha.

As barbatanas que estão presentes nos dirigíveis servem para dois propósitos:

• Eles ajudam no controle da aeronave, muito parecido com o avião de asa fixa normal - o movimento das superfícies de controle nas aletas (as aletas verticais e estabilizadores horizontais) ajuda na rotação do dirigível sobre cg enquanto o motor (ou seja, hélices) ) são utilizados unicamente para fornecer impulso na direção para frente.

• Eles também ajudam na estabilidade - por exemplo, se a aeronave apontada para o vento gira em uma direção devido a um distúrbio, o vento nas barbatanas cria um momento de oposição sobre a cg e tende a devolver a embarcação para sua posição original. Isso é especialmente importante no caso de dirigíveis presos ou aerostatos, que geralmente não têm motores.