¿Cuál es el efecto de la vectorización de empuje en la velocidad de giro?

Acabo de recibir una pregunta después de leer mi antiguo libro Principios de vuelo. La ecuación para la velocidad de giro es PUTREFACCIÓN = 1 , 091 broncearse ( ϕ ) V , con ϕ que denota el ángulo de inclinación y V que denota la velocidad del aire

¿Cómo cambiaría eso cuando el avión está equipado con empuje vectorial como el F22 o el SU35? ¿Hay una ecuación para eso?

Si desea llegar a las ecuaciones reales, va a especificar CÓMO se utiliza la vectorización de empuje. Digamos que estamos en un giro a la izquierda. ¿Está la boquilla apuntando hacia la izquierda, para impulsar la nariz hacia la izquierda y exponer el lado derecho del fuselaje al flujo de aire? ¿O la boquilla apunta hacia la derecha, para proporcionar fuerza centrípeta para aumentar la velocidad de giro? Si es lo último, ¿qué (si es que hay algo) proporciona el par de guiñada necesario para evitar que la nariz gire hacia la derecha? La pregunta que está haciendo parece no estar lo suficientemente limitada.
Arriba estaba el Su-35, con vectorización de empuje 3-D. F-22 solo tiene 2-D.
Un caso interesante que puede dar que pensar para mejorar la pregunta es Northrop YA-9. en.wikipedia.org/wiki/Northrop_YA-9 . Los frenos de aire en las alas podrían desplegarse asimétricamente para facilitar el uso del timón para generar fuerza lateral aerodinámica. Como ejemplo, para aumentar la velocidad de giro en un giro a la izquierda, sin aumentar el ángulo de alabeo, el avión podría desviar el timón hacia la derecha para generar una fuerza lateral aerodinámica hacia la izquierda. Mientras tanto, se evitaría que la nariz gire hacia la derecha y se mantendría alineada con la trayectoria de vuelo instantánea abriendo el freno de aire en la punta del ala izquierda.
Entonces, ¿está imaginando algo como esto que combina algún tipo de dispositivo de arrastre diferencial de punta de ala, con la tobera de vectorización de empuje? (¿El Su-35 realmente hace esto? No que yo sepa, pero tal vez, tal vez haya una buena base para otra pregunta de ASE aquí). Aparte, tengo entendido que el propósito básico del sistema en el YA-9 era permitir que se desacoplaran la puntería y el control de la ruta de vuelo.

Respuestas (2)

La ecuación estándar se aplica a cualquier viraje nivelado coordinado (de modo que la sensación G sea "directa hacia abajo" hacia un ocupante de la aeronave, en un marco de referencia de la aeronave). No importa cómo se logre todo: flaps, dispositivos de gran sustentación, rotor helicoidal, vectorización de empuje, lo que sea... un giro nivelado coordinado en "este" banco tomará "este" radio. Y tendrá una carga G calculable.

En realidad, lograr (y mantener) esa carga G puede tener todo tipo de efectos interesantes, como la vectorización de empuje. Pero una vez que estás allí, se aplican las ecuaciones estándar.

Y, si elige volar en un giro no coordinado, con cierta cantidad de fuerza G cargada lateralmente (por ejemplo, un automóvil que gira a alta velocidad... sin un "ángulo de inclinación lateral" apreciable, por lo que la fuerza G lo empuja hacia el exterior de el turno), entonces todas las suposiciones estándar están fuera de la ventana. En ese punto, su radio sería una función de G y no del banco... ¡y se volvería incómodo muy rápido!

Sé que se supone que no debemos usar comentarios para decir "buena respuesta", pero esta es una buena respuesta. Elude muy bien (pero también ilumina) cualquier problema debido a que la pregunta no está lo suficientemente restringida.
No quiero ser pedante, pero en el movimiento circular no hay una "fuerza que te empuje hacia el exterior del giro", solo estás acelerando hacia adentro.
@bruh_weed: Cierto, la fuerza real está empujando el avión hacia adentro, no empujándote hacia afuera. Pero se siente igual de cualquier manera: usted y su asiento todavía están siendo empujados juntos.

Con la vectorización de empuje, ya no gira (como en: el ala crea la fuerza que lo acelera en la dirección deseada), sino que realiza maniobras posteriores a la pérdida. A continuación, debe distinguir entre la velocidad de giro instantánea más alta (cambiando la altitud por una velocidad más alta) y la velocidad de giro continua (que está limitada por el empuje disponible en la mayoría de los casos).

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Diagrama de velocidad de giro ( fuente de la imagen ). Traza el número de Mach de vuelo en el eje X sobre la velocidad de giro en el eje Y. Las líneas de colores en negrita muestran el rendimiento de giro sostenido de varios aviones. A baja velocidad, la velocidad de giro crece en proporción al máximo factor de carga posible que la sustentación máxima del avión es capaz de hacer. La curvatura en las líneas de alrededor de 10 a 12 grados por segundo muestra el límite de empuje: para volar giros más cerrados con factores de carga aún más altos, se necesita más del empuje instalado. Ahora las curvas corren casi horizontales a lo largo del límite de empuje y declinan de nuevo a números de Mach altos, primero a la velocidad del sonido y luego cuando la resistencia supersónica reduce el posible factor de carga.

Las líneas finas de colores muestran la velocidad de giro instantánea, cuando se permite la pérdida de altitud. El pico pronunciado en el factor de carga máximo (por ejemplo, 8 g para el Su-27 y 9 g para el F-15) marca la velocidad de giro máxima cuando el empuje no está vectorizado y se utiliza la sustentación del ala para forzar el cambio de dirección.

Con la vectorización de empuje, el avión puede volar un cambio de dirección de una manera totalmente diferente. Se detendrá para reducir la velocidad, luego girará utilizando un empuje vectorial cuando vuele a baja velocidad en una parábola de gravedad cero. Cuando el fuselaje apunte en la dirección deseada, utilizará la altitud ganada en el pull-up para acelerar de nuevo, ahora en la nueva dirección. Ahora, la tasa de giro depende de la rapidez con la que se puede reducir la velocidad y el tiempo que se tarda en generar una nueva velocidad. La rotación en sí solo necesita uno o dos segundos.

Dado que un giro convencional también requiere reducir la velocidad y el ataque de misiles puede comenzar tan pronto como el fuselaje apunte hacia el adversario, los giros posteriores a la pérdida que utilizan la vectorización de empuje brindan una ventaja decisiva en una pelea de perros con misiles.

Este documento sugiere una tasa de giro más alta (sostenida) entre un 3% y un 5%, pero no pretendo poder expresarlo con palabras. El autor deriva la ecuación de velocidad de giro basada en el ángulo de vectorización de empuje y su efecto en el factor de carga. Tal vez pueda ser de utilidad.