Quais são os efeitos do vetor de levantamento inclinado em um plano inclinado?

In a banked turn under cetripetal force, what causes the change in the heading of the plane such that its longitudinal axis remains facing the relative wind?

O caso mais simples de uma asa plana criará elevação ortogonal à sua direção de movimento e à direção da envergadura, e um pouco de arrasto paralelo à sua direção de movimento. Tanto levantar quanto arrastar irão atuar no plano de simetria. Vamos supor que o arrasto seja compensado por um empuxo constante, de modo que a asa nivelada esteja em equilíbrio. Uma inclinação contribuirá com um componente de elevação lateral que não é compensado pelo peso e acelera a asa lateralmente.

Isso moverá a asa na direção do levantamento e reduzirá seu ângulo de ataque. O elevador irá cair, o que reduz a aceleração lateral. Infelizmente, isso também significa que a gravidade não será totalmente compensada. A asa será acelerada para baixo, o que aumenta seu ângulo de ataque. Ambos os efeitos irão se depositar em um ponto onde a asa se mova para o lado e para baixo, a velocidade do coletor, dependendo do aumento do arrasto, uma vez que mais levantamento no total deve ser gerado.

Mas a imagem está incompleta sem a contribuição das superfícies da cauda. O movimento lateral causará uma força lateral na cauda vertical, que fará com que a aeronave apareça na direção do deslize lateral. Somente essa contribuição de estabilidade lateral iniciará o movimento de rotação. Agora você obtém um processo contínuo no qual a asa acelera todo o avião para o lado e a cauda o guiará ao vento, resultando em uma curva não bem coordenada. O movimento de guinada adicionará uma aceleração centrípeta que eventualmente equilibrará a aceleração lateral da força de elevação inclinada.

Desde que decidimos deixar o empuxo constante, a exigência de levantamento adicional causará mais arrasto e a aeronave irá afundar para compensar a perda de energia da rotação. Se adicionarmos agora a liberdade de mudar a deflexão do elevador, podemos compensar a aeronave para a elevação mais alta e uma velocidade menor para que (dependendo da posição do estado inicial na curva de potência) a aeronave pudesse voar um nível a uma menor velocidade de vôo.

Eu também negligenciei a estabilidade do tom até o momento. Em ângulos de banco mais altos, ele se torna importante e contribui para a volta em proporção ao seno do ângulo de rolagem. Com uma deflexão constante do elevador, a estabilidade do passo tentará manter a velocidade constante e o amortecimento do passo reduzirá a taxa de giro. Uma vez que nós permitimos ajustar o elevador, puxar reduzirá o amortecimento de afinação e aparará um ângulo de ataque mais alto, então a taxa de viragem irá aumentar.

Em vôo reto, o elevador não está causando nenhuma rotação da aeronave. Quando você inicia um banco (usando ailerons), o centro de sustentação não se move, somente a direção muda, então o avião ainda não começa a girar, ele começa a deslizar lateralmente (efeito 2).

Agora, o deslizamento lateral tem dois efeitos:

• Ele muda de forma diferente na asa de barlavento e sotavento. O efeito é bastante complexo, dependendo da posição da asa e diédrico, mas geralmente as aeronaves são projetadas de modo que o resultado seja um pouco restaurador.
• Cria uma força lateral no estabilizador vertical que transformará a aeronave na direção do vento relativo (weathervaning).

E somente agora, quando a aeronave começou a girar, o componente lateral do elevador fornecerá a força centrípeta para sustentar a curva (efeito 1).

Claro que na prática isso não ocorre em etapas distintas. Quando você começar a rolar, o deslizamento lateral começará a se desenvolver, mas ele estará imediatamente causando guinada, portanto não se desenvolve muito deslizamento lateral.

Ou o piloto (ou yaw damper) fará seu trabalho corretamente e trabalhará o leme para iniciar o turno junto com o sistema bancário, evitando o deslizamento lateral.