Al dejar el efecto suelo, ¿por qué hay un cambio de morro hacia arriba en el momento?

La explicación de Koyovis es correcta y merece ser la respuesta aceptada. Sin embargo, como siempre, mucho depende de los detalles de la configuración específica: las generalizaciones como las de su pregunta merecen ser tratadas con cierta precaución.

El efecto suelo no siempre resulta en un cambio de tono hacia abajo. El Handley-Page Victor era famoso por su capacidad de encenderse por sí solo cuando entraba en efecto suelo. De Wikipedia:

Una característica de vuelo inusual de los primeros Victor era su capacidad de aterrizaje automático; una vez alineada con la pista, la aeronave ensancharía naturalmente cuando el ala entrara en efecto suelo mientras la cola continuaba hundiéndose, dando un aterrizaje amortiguado sin ningún comando o intervención por parte del piloto.

Los factores clave fueron la cola en T y el ala de media luna baja: dado que el ala entraría en efecto suelo mucho antes que la superficie de la cola, su sustentación aumentaría antes. El ala baja en combinación con la cola alta agregaría un cambio de cabeceo hacia arriba en el efecto suelo.

¿Por qué la pendiente de la curva de elevación tiene un efecto de suelo diferente? La proximidad del suelo reduce no solo el ángulo de flujo descendente sino también el ángulo inducido por delante del ala. Un ala muy combada con un ángulo de ataque bajo experimentará una reducción en la sustentación. Sin embargo, con un ángulo de ataque positivo, el flujo de aire debajo del ala estará parcialmente bloqueado por el suelo, por lo que la presión aumentará debajo del ala y obligará a que fluya más aire alrededor del borde de ataque y sobre el ala, lo que resultará en un aumento de la sustentación. pendiente de la curva.

Sin embargo, con una cola baja, el manual es correcto: dado que la cola vuela en la corriente descendente del ala, una corriente descendente reducida da como resultado un cambio de ángulo de ataque positivo en la cola, aumentando la sustentación allí y resultando en un cambio de cabeceo hacia abajo. Esto se suma al cambio en la distribución de la presión sobre el ala que desplaza el centro de presión hacia atrás, agregando más cabeceo con el morro hacia abajo, como lo describe Koyovis. Dejar el efecto suelo reducirá el ángulo de ataque en la cola y se sentirá como un cambio de cabeceo.

El F/A-18 ha sufrido este efecto y necesitaba un truco para restaurar su poder de control de cabeceo al valor del efecto fuera del suelo, es decir, timones con convergencia. Como explica Jan Roskam en su libro " Historias de guerra de aviones de Roskam " (Historia de guerra 108):

Cuando el primer caza F-18 […] fue probado en vuelo en Patuxent River, se hizo evidente que el avión no giraría a la velocidad prevista. Esto hizo que el rendimiento de campo del avión fuera inaceptable. El problema se atribuyó a un error en el cálculo de las fuerzas aerodinámicas en el efecto suelo. Esto es particularmente grave en el caso de un estabilizador horizontal colocado bajo. Como resultado, no había suficiente capacidad de descarga para efectuar la rotación temprana durante el recorrido de despegue.

El problema se solucionó con la convergencia de los timones. Un interruptor de posición en cuclillas en el tren principal desvía los timones para que se desvíen hacia adentro mientras están en el suelo. Esto crea suficiente presión positiva sobre el fuselaje de popa para efectuar una rotación temprana.

Esta solución, aunque impresionante, tuvo un precio. Todo el software de control de vuelo tuvo que ser revalidado. Además, los interruptores de posición en cuclillas representaban una complejidad adicional del sistema.

El centro aerodinámico de un ala se desplaza cuando está en efecto suelo. Fuera del efecto suelo, el ala produce sustentación acelerando el aire hacia abajo. En el efecto suelo, el suelo evita que el aire se desvíe hacia abajo y se produce más sustentación debido al aumento de la presión debajo del ala. Esta presión tiene una distribución diferente a la presión del efecto fuera del suelo, de ahí el cambio en el momento de cabeceo.

Considere la sección transversal de un ala: el centro de la fuerza de sustentación de la corriente libre está en el punto del cuarto de cuerda. Si el ala estuviera sostenida solo por presión estática, como un aerodeslizador, el punto central de la fuerza estaría en una cuerda del 50%.

En realidad, no estoy seguro ahora si la cola horizontal tiene mucha influencia, pero dejaré la respuesta original debajo:

El efecto suelo funciona aumentando la presión estática debajo del ala y la cola horizontal. El avión vuela fuera del efecto suelo en una actitud de morro arriba y, dependiendo de la configuración de la cola, es posible que el ala principal esté fuera del efecto suelo mientras que la cola horizontal sigue experimentando una mayor presión por debajo, lo que crea un cabeceo con el morro hacia abajo. momento. Una vez que la cola horizontal también sale volando del efecto suelo, el momento de cabeceo con el morro hacia abajo desaparece. No esperaría que las colas en T tuvieran este cambio en el momento de cabeceo, pero nunca he volado una.

Como ya sabrá, cuando un avión está en efecto suelo, los vórtices ascendentes, descendentes y de la punta del ala se reducen, lo que significa que el ala se comporta como si su relación de aspecto hubiera aumentado, es decir, se reducen la resistencia inducida y el ángulo de ataque. para el coeficiente de sustentación.

Una aeronave puede desestabilizarse al salir del efecto suelo porque si se mantiene un ángulo de ataque constante, puede experimentar una pérdida de sustentación que, a su vez, aumentaría aún más el movimiento de morro hacia arriba.

En condiciones tales como altas temperaturas y un alto peso total, podría resultar imposible salir del efecto suelo.