Um estabilizador de pêndulo para aviões realmente funciona?

Como você observou, um pêndulo só pode "medir" ângulos de inclinação e inclinação quando o ponto de articulação não está acelerando. Exceto, é claro, se o comprimento do pêndulo é o mesmo que o raio da Terra - caso em que temos um Schuler Pendulum .

O estabilizador de pêndulo de Ed Carsten tenta usar o mesmo princípio que um rolo de medição de piloto automático e ângulos de inclinação, e então gera comandos de elevador e aileron para nivelar a aeronave. Mas isto não pode funcionar quando se utiliza um pêndulo de comprimento prático, uma vez que as "medidas" de ângulo de rolagem e inclinação são de fato combinações de ângulos de atitude e acelerações horizontais.

Um pêndulo pode ser usado para detectar o tom (médio). Um amortecimento seria necessário para evitar oscilações. Mas então, qual seria o ponto? Eu entendo que o objetivo era um ângulo de ataque seguro. Uma simples predefinição do elevador poderia perfeitamente atingir isso.

O pêndulo não pode funcionar para o rolo. Um avião inclinado seguirá uma curva. A soma das forças permanecerá perpendicular às asas. Somente mudanças na taxa de rolagem afetarão o pêndulo, o que não é útil para uma configuração simples de controle mecânico. (Imagine-se sentado em um avião de passageiros, longe de uma janela. Você pode sentir o começo e o fim do rolo, mas não o rolo em si)

Não, um pêndulo não funcionaria, principalmente porque seria muito sensível a acelerações espúrias. Imagine um sistema como esse em turbulência, o pêndulo começaria a girar e criaria entradas de controle imprevisíveis que precisariam ser amortecidas pelos pilotos.

Mecanicamente, você precisaria ter um braço pendular o maior tempo possível, isso ocuparia muito espaço que você preferiria usar para outras coisas, como passageiros. Também seria provavelmente bastante pesado, reduzindo a carga útil.

O estabilizador automático do Wrights usou um pêndulo apenas para controlar o eixo de rolagem. O controle do eixo de inclinação era baseado em uma aleta para detectar o ângulo de ataque. No que diz respeito ao eixo de rolagem, um pêndulo dá a mesma informação que uma bola deslizante (embora um pêndulo seja menos amortecido e mais propenso a oscilações indesejáveis). Em geral, quando uma aeronave é inclinada, ela tende a deslizar lateralmente. Em mais detalhes, quando uma aeronave é inclinada, a trajetória de vôo se curva e, como resultado, a ponta da asa tende a sentir mais arrasto do que a ponta da asa interna, de modo que o nariz tende a apontar para fora da curva, a menos que o leme seja desviado conforme necessário para evitar isso. O fluxo de ar lateral resultante sobre a aeronave cria uma carga lateral aerodinâmica que tende a deslocar uma bola deslizante em direção à ponta da asa baixa, e também um pêndulo. Assim, o princípio de usar um pêndulo para controle de rolagem é teoricamente sólido, baseado na relação entre o ângulo do banco e o deslize lateral. Essa relação entre o ângulo do banco e o deslize lateral também está no centro do motivo pelo qual o diedro tende a rolar uma aeronave em direção ao nível das asas - sem flancos laterais, o diedro não geraria torque de rolagem independentemente do ângulo do banco.

Parece que os Wrights poderiam ter usado uma palheta para sentir o deslize lateral diretamente em vez de um pêndulo.

Parece também que o sistema estabilizador do Wrights pode funcionar melhor em aeronaves com propulsores contra-rotativos, onde fatores de confusão, como o fator p, são eliminados. No entanto, o sistema estabilizador foi, de fato, inicialmente demonstrado ao público em Wright Model E com uma única hélice - veja link

A relação entre o ângulo do banco e o sideslip é sutil o suficiente para que nem um pêndulo nem uma bola deslizante - ou, aliás, uma corda de guinada ou outro sensor de deslize - fariam uma ajuda prática em nuvem, mesmo falando estritamente em relação ao eixo do rolo sozinho, exceto talvez nas condições mais absolutamente ideais. Em ar muito suave, pode ser possível obter alguma informação significativa de uma bola ou pêndulo deslizante ou corda de guinada enquanto voa às cegas se o piloto usar certas entradas de controle não convencionais - talvez os melhores resultados possam ser obtidos limitando as deflexões do aileron a pequenos ângulos, deixando o leme centrado. Outras variações semelhantes sobre o mesmo tema vêm à mente também. Isso não é algo que possa ser recomendado como uma técnica prática no mundo real.

Note que qualquer sistema de vôo cego que usa a bola antiderrapante em combinação com um ou mais instrumentos giroscópios opera em princípios completamente diferentes dos descritos acima, mesmo se - como no obsoleto e confuso "1-2- 3 "sistema de vôo cego - o piloto é instruído a usar a bola como guia principal para suas entradas de aileron. Veja "Stick and Rudder", de Langewiesche, para comentar este antigo método de voar cego.