Existe alguma dinâmica física - envolvendo alta colocação de asa, efeito "pendular" de CG muito abaixo da asa, ou qualquer outra coisa - que contribua para a estabilidade de rolagem de um modo que NÃO seja dependente das forças aerodinâmicas geradas pelo deslizamento lateral?
Para os fins desta questão, "estabilidade de rolagem" é definida como uma tendência a rolar em direção ao nível das asas, ou uma tendência reduzida de rolar em direção a um ângulo de inclinação mais acentuado. Talvez um termo melhor possa ser "estabilidade em espiral".
A flutuabilidade é um desses efeitos! Ou, mais especificamente, uma força de flutuação atuando acima da aeronave CG. Pense balão de ar quente, dirigível, dirigível. Acho que também pensei em um desses efeitos envolvendo aviões alados convencionais, mas pensarei mais um pouco antes de responder.
Sim, mas o efeito é muito fraco ou insignificante em uma aeronave de asa alta. Como muitas coisas, o efeito é mais fácil de visualizar, levando-o ao extremo. Como com paramotores, que obtêm praticamente toda a sua estabilidade de rolagem, bem como sua capacidade de fazer curvas por derrapagem, a partir do efeito pêndulo.
Um aspecto não muito mencionado da estabilidade do rolo é o design do estabilizador vertical. Sim, isso é aerodinâmico e envolve a estabilidade em rolo e em espiral, portanto, pode valer a pena considerá-lo.
Para estabilidade de rolagem, o estabilizador vertical apontando para cima converte a força lateral em um torque de força de rolagem, empurrando o avião de volta para a posição vertical. Funciona com planadores de balsa até aeronaves de grande escala.
O estabilizador vertical também contribui para a instabilidade em espiral, produzindo um torque de guinada, acelerando a asa superior. Aqui é onde o jogo começa em relação à instabilidade em espiral. O deslizamento está produzindo um vento relativo e maior pressão para a asa baixa, para mais sustentação. A guinada está acelerando a asa alta e movendo o vento relativo de volta ao centro, impedindo que o avião se endireite. Como podemos fazer um estabilizador vertical ajudar a rolar a estabilidade sem criar muita estabilidade em espiral? Alto e magro! Um bom exemplo é a conversão da cauda dupla do B24 Liberator para a cauda individual do PB4Y-2 Privateer.
Conforme aprendemos a pensar na estabilidade do rolo, o estabilizador vertical é certamente parte dele.
Asas flex contribuem para uma melhor estabilidade em espiral, tanto quanto minhas simulações mostram. Mas eu acho que isso se resume a diedro e sideslip novamente, assim como o "efeito pêndulo". Imaginem como é mais difícil rolar uma aeronave que flexione as asas assim
Imagine "estabilizadores" que são aerofólios invertidos, montados longe de cada ponta da asa. Em geral, se uma aeronave estiver inclinada, ela irá girar, o que significa que a ponta da asa externa está se movendo mais rápido do que a ponta da asa interna. Neste caso, o "estabilizador" do lado de fora da curva gerará mais levantamento descendente do que o "estabilizador" no lado interno da curva, criando um torque de rolagem em direção ao nível das asas.
Esta dinâmica parece ter um papel fundamental na explicação de como as asas e os "trikes" tendem a apresentar maior estabilidade de rolagem (ou menor instabilidade de rolagem) em vôo em ângulos de ataque baixos (alta velocidade), apesar do fato de em baixos ângulos de ataque, o torque de rolagem "a favor do vento" diédrico contribuído pela forma de varredura ou delta da asa na presença de flancos laterais é muito menor do que em ângulos de ataque mais altos. Por "maior estabilidade de rolagem (ou menor instabilidade de rolagem)" estou me referindo a uma tendência crescente de rolar em direção ao nível das asas ou a uma tendência menor de rolar em direção a um ângulo de inclinação mais acentuado. Isso é estabilidade estática, não estabilidade dinâmica.
Note-se que estas aeronaves têm muita "washout" e as pontas das asas estão gerando sustentação para baixo durante o vôo em baixo ângulo de ataque (alta velocidade no ar). Em alguns casos, os "fios voadores" inferiores podem ser observados como frouxos.
Em alguns casos, o efeito de "estabilizador" descrito acima parece contribuir para uma dinâmica oscilação de rolagem nessas aeronaves. Esta oscilação pode ser fundamentalmente diferente da conhecida oscilação "Dutch Roll" que as aeronaves com asas de varredura às vezes estão sujeitas, tipicamente durante o vôo em ângulos de ataque altos. Por exemplo, a temporização do ponto de máximo flanco lateral, em relação ao ponto de ângulo máximo do banco, pode ser muito diferente no caso de asa-delta / trike e no caso clássico de "Dutch Roll".
Para conteúdo relacionado sobre estabilidade e controle em asa delta e "trikes", mas sem lidar com o efeito washout / "outrigger", veja esta resposta à questão relacionada O efeito de pêndulo" aplica-se a asa delta ou a qualquer aeronave?