¿Cómo afecta el "efecto péndulo" a los biplanos?

Perturbado - pero ¿cómo? Un avión de ala fija en un viraje estacionario con cero deslizamiento lateral es neutral en balanceo. No hay tendencia de la gravedad a enderezar el rollo. No para un monoplano. No para un biplano. No para cualquier número de alas fijas.

La última imagen en el OP con el vector de sustentación vertical para el avión rodado es incorrecta: el vector de sustentación se desvía con el ala y siempre es perpendicular a ella, por lo tanto, siempre apunta a través del CoG. La imagen solo considera el momento estabilizador de la componente vertical$L_v$. y convenientemente ignora el momento opuesto del componente de elevación horizontal$L_h$, que contrarresta mágicamente el efecto de rodadura del componente vertical.

Perturbado en deslizamiento lateral causado por$L_h$: sí, esto provoca un momento de balanceo aerodinámico, a partir de varios mecanismos.

1. Interferencia ala/fuselaje El avión de ala alta tiende a enderezarse debido a la dirección habitual de deslizamiento lateral en un giro, un ala baja quiere aumentar el ángulo de alabeo.

2. Ala diedro o en forma de V. Velocidad w en el eje Z del avión cuando el ala no está perfectamente alineada con el flujo de aire.

3. Barrido de alas. La velocidad lateral del deslizamiento lateral provoca diferentes velocidades relativas sobre las dos mitades del ala.

Afectará tanto a un biplano como a un monoplano .

De nada.

El efecto péndulo no existe en los aviones. Lo hace en aeronaves, pero no en aeronaves más pesadas que el aire.

Para una discusión adecuada, primero debemos definir qué es un péndulo. Solo así se puede establecer si tal efecto puede existir en los aviones.

Basemos la definición en Wikipedia . Dice que

Un péndulo es un peso suspendido de un pivote para que pueda oscilar libremente.

Tal vez también valga la pena mirar más de cerca qué es un pivote : una cosa sobre la que gira algo.

Entonces, el péndulo se fija a un punto de apoyo que lo mantiene suspendido y le permite oscilar libremente. El péndulo ideal tiene toda su masa en su enorme lenteja y, por lo tanto, el pivote y el centro de gravedad no están en el mismo lugar. Si el centro de gravedad y el pivote cayeran juntos, un péndulo solo podría girar pero no balancearse. Y ese movimiento oscilante es de lo que se trata el péndulo.

Ahora para aviones: Aquí no tenemos pivote. Toda rotación solo puede ocurrir alrededor del centro de gravedad. Esto es equivalente al péndulo sin longitud que ya no es un péndulo.

La sustentación es la suma de todas las presiones que actúan perpendicularmente a la dirección del movimiento. La sustentación en un ala inclinada también se inclinará con ella. El vector de sustentación seguirá estando en el plano de simetría de la aeronave inclinada y no tendrá un brazo de palanca con el centro de gravedad, por lo que no causará un momento de balanceo vertical. La Figura 34 de la página de su libro copiado es simplemente incorrecta. El autor no sabía de lo que estaba hablando.

Editar especialmente para @JohnK:

Agregué una respuesta aquí sobre la maniobra de balanceo de los parapentes . La descripción debe dejar claro que no se trata de un efecto de péndulo. Más bien, el conjunto es bastante similar al control de balanceo en alas delta donde el elevador se desplaza hacia los lados para crear un desequilibrio, pero luego de nuevo diferente en formas maravillosas. La discusión a continuación no me permitiría explicar mis pensamientos con tanto detalle.

El efecto de péndulo es un poco inapropiado. Lo que se considera como "efecto de péndulo" es en realidad solo un momento de balanceo favorable que se puede generar durante el deslizamiento lateral si el centro de masa está a una gran distancia del centro aerodinámico lateral, que en realidad no existe en un avión normal.

Sin embargo, los parapentes, que operan en una especie de mundo alternativo de control al revés, explotan este efecto para lograr la estabilidad lateral y girar. Un parapente gira derrapando; el derrape se crea al aumentar la sustentación y la resistencia en el lado de giro cuando tira del borde de salida hacia abajo con la aplicación de los frenos (solo le interesa el aumento de la resistencia, no el aumento de la sustentación, que está funcionando). en su contra: solo le interesa el aumento de sustentación cuando usa ambos frenos a la vez para reducir la velocidad y acelerar).

Hacer esto (aplicar el freno en un lado para girar de esa manera) en realidad crea un pequeño momento aerodinámico de balanceo en la dirección opuesta al giro (como tratar de girar un avión hacia la derecha bajando solo la aleta derecha y el alerón - no funciona muy bien en ese caso), pero debido a que el centro de masa está más o menos abajo donde está el piloto, y el centro aerodinámico lateral está arriba en algún lugar del ala, la fuerza lateral sobre el piloto hacia el exterior del patín domina enormemente al sustentación diferencial creada por la aplicación de los frenos y hace rodar el planeador hacia la derecha. Y se puede decir que actúa como un péndulo, algo así.

Se podría decir que los parapentes explotan este efecto para usar la guiñada adversa para girar en la dirección equivocada, lo que permite el control con entradas que aparentemente son opuestas al mundo normal (girar a la derecha bajando el alerón derecho por así decirlo).

Además, la masa debajo del ala crea un fuerte efecto de centrado (básicamente estás colgando de un paracaídas que puede deslizarse hacia adelante) y si ocurre un deslizamiento lateral espontáneo, el momento de balanceo restaurador es inmediato. También es la forma en que los parapentes son capaces de lograr mágicamente una estabilidad de guiñada muy fuerte sin ningún elemento de aleta como una aleta o un barrido. La guiñada y el balanceo están fuertemente interconectados debido a la masa de 15 pies debajo.

Así que podrías decir que hay un efecto de péndulo, pero solo funciona para parapentes, o tal vez algún avión loco con la mayor parte de su masa en un peso bob concentrado en la parte inferior de un poste largo y rígido que se extiende debajo de él, con la mayor parte de su superficie. en la cima. En cualquier avión normal, el centro aerodinámico lateral y el centro de masa están demasiado juntos para que este efecto supere a las otras fuerzas y son insignificantes si es que existen.

El problema aquí es "perturbado" en lugar de girar y guiñar intencionalmente en un giro.

Sorprendentemente, el concepto de "péndulo" sigue siendo debatido más de 120 años después del comienzo de los vuelos más pesados ​​que el aire.

La clave es la masa del objeto en relación con su área de superficie.

Tomemos 3 aviones de ala alta, un avión de papel simple, un Cessna 172 y el poderoso Antonov 225. Después de ser molestado, el avión de papel se deslizará inmediatamente y corregirá debido a su peso ligero. El diedro ayuda a los aviones de papel. Poner un sujetapapeles en la parte inferior no funciona tan bien. Ahora el Cessna 172. Tiene una combinación de diedro y péndulo. Debido a su mayor masa, tardará considerablemente más en alcanzar una velocidad de deslizamiento lateral significativa y utiliza la compensación del centro de gravedad y el centro de sustentación vertical en mayor grado. Ahora el Antonov 225. Imagine un balancín con 700 toneladas en un lado y alguien empujando hacia ARRIBA en el otro. Un par muy potente de hecho.

Por lo tanto, el mecanismo exacto de estabilidad de balanceo variará de un avión a otro.

Ahora, para un biplano, simplemente compare el centro de presión NETO con la ubicación del CG, pero recuerde que las fuerzas aerodinámicas y gravitatorias determinarán la estabilidad.

Aquí hay una foto de uno que fácilmente derrotó a un monoplano en un vuelo libre con viento cruzado.