Ao deixar o efeito solo, por que há uma mudança de nariz para cima no momento?

O centro aerodinâmico de uma asa muda quando está em efeito terra. Fora do efeito de solo, a asa produz elevação acelerando o ar para baixo. No efeito de solo, o solo impede que o ar seja desviado para baixo, e mais levantamento é produzido devido ao aumento da pressão sob a asa. Esta pressão tem uma distribuição diferente do que a pressão de efeito fora do solo, daí a mudança no momento de lançamento.

Considere uma seção transversal de uma asa: o centro da força de levantamento da corrente livre está no quarto do ponto de acordes. Se a asa fosse apoiada apenas por pressão estática, como um hovercraft, o ponto central da força estaria em 50% de acordes.

Actually not sure now if the horizontal tail has much influence but I'll leave the original answer underneath:

O efeito do solo funciona aumentando a pressão estática sob a asa e a cauda horizontal. A aeronave voa para fora do efeito solo em uma atitude de nariz para cima, e dependendo da configuração da cauda pode ser possível que a asa principal fique fora do efeito solo enquanto a cauda horizontal ainda experimenta aumento de pressão por baixo, criando assim um pitch down para baixo momento. Uma vez que a cauda horizontal também voe para fora do efeito de solo, o momento de lançamento do nariz para baixo desaparece. Eu não esperaria que o T-tails tivesse essa mudança no momento do arremesso, mas eu nunca voei um.

A explicação de Koyovis está correta e merece ser a resposta aceita. No entanto, como sempre, depende muito dos detalhes da configuração específica - generalizações como as da sua resposta merecem ser tratadas com algum cuidado.

O efeito de solo nem sempre resulta em uma mudança de pitch-down. O Handley-Page Victor era famoso por sua habilidade de flarar sozinho quando entrava no efeito solo. Da Wikipedia:

One unusual flight characteristic of the early Victor was its self-landing capability; once lined up with the runway, the aircraft would naturally flare as the wing entered into ground effect while the tail continued to sink, giving a cushioned landing without any command or intervention by the pilot.

Os principais fatores foram a cauda T e a asa crescente baixa: Como a asa entraria no efeito do solo muito antes que a superfície da cauda, sua sustentação aumentaria mais cedo. A asa baixa em combinação com a cauda alta adicionaria uma mudança no efeito de solo.

Por que a inclinação da curva de elevação é diferente no efeito solo? A proximidade do solo reduz não só o ângulo de downwash , mas também o ângulo induzido à frente da asa. Uma asa altamente curvada com baixo ângulo de ataque sofrerá uma redução no levantamento. No entanto, com um ângulo de ataque positivo, o fluxo de ar abaixo da asa será parcialmente bloqueado pelo solo, então a pressão aumentará abaixo da asa e forçará mais ar a fluir ao redor da borda de ataque e sobre a asa, resultando em um aumento na sustentação. inclinação da curva.

Com uma cauda baixa, o manual está correto, no entanto: Como a cauda voa no downwash da asa, uma redução na redução resulta em um ângulo positivo de mudança de ataque na cauda, aumentando a sustentação para lá e resultando em uma inclinação. mudança para baixo. O efeito de solo de partida reduz o ângulo de ataque na cauda e se faz sentir como uma mudança de pitch-up.

O F / A-18 sofreu com este efeito e precisou de um kludge para restaurar sua potência de controle de inclinação para o valor de efeito de fora-de-terra, ou seja, lemes toed-in. Como Jan Roskam explica em seu livro " Histórias de Guerra de Avião de Roskam "(História de guerra 108):

When the first F-18 fighter […] was flight tested at Patuxent River, it became evident that the airplane would not rotate at the predicted speed. This made the field performance of the airplane unacceptable. The problem was traced to an error in the calculation of aerodynamic forces in ground effect. This is particularly severe in case of a low placed horizontal stabilizer. As a result there was insufficient down-load capability to effect early rotation during the takeoff ground roll.

The problem was fixed by toe-in of the rudders. A squat-switch on the main gear biasses the rudders to deflect inward while on the ground. This creates enough positive pressure over the aft fuselage to effect early rotation.

This fix, although impressive, came at a price. All flight control software had to be revalidated. Also, the squat-switches represented additional system complexity.

Como você já deve saber, quando uma aeronave está em efeito terra, os vórtices de upwash, downwash e wing são reduzidos, o que significa que a asa se comporta como se sua proporção fosse aumentada, ou seja, o arrasto induzido e ângulo de ataque são reduzidos para o coeficiente de sustentação.

Uma aeronave pode ficar desestabilizada ao sair do efeito solo, porque se um ângulo de ataque constante for mantido, pode ocorrer uma perda de sustentação, o que, por sua vez, aumentaria ainda mais o movimento do nariz para cima.

Em condições como alta temperatura e alto peso, pode ser impossível sair do efeito solo.