¿Cómo responden aerodinámicamente los aviones cuando los ponen en vuelo invertido rodando?

Por el bien de la pregunta, el avión es totalmente capaz de volar invertido, sin problemas con los motores, etc.

El fondo de la pregunta es la observación de que el flujo de aire alrededor del ala también debe invertir la dirección. Si miro desde el extremo del ala derecha en dirección al fuselaje, veo que el aire se mueve alrededor del ala en sentido contrario a las agujas del reloj, mientras que invertida debe girar en el sentido de las agujas del reloj. Entonces, en un punto, el flujo de aire relativo debe cesar por completo en promedio, ya no hay diferencia entre la parte superior e inferior del ala.

Si bien el flujo de aire no es turbulento, el piloto debería sentirse como si se estuviera estancando porque no hay sustentación, y también deberían detenerse los vórtices en las puntas de las alas. La posición "sin elevación" debe estar en algún lugar cerca del punto en que el avión tiene las alas verticales.

Entonces, una vez que un piloto hace rodar un avión, ¿qué sucede exactamente? ¿Se trata de una transición suave de sustentación completa a sin sustentación y luego a sustentación completa o hay una pérdida repentina de sustentación que debe ser superada por la inercia del giro? También tengo la sospecha de que intentar un rollo con un ángulo de ataque demasiado alto corre el riesgo de entrar en pérdida porque se dificulta el reinicio de la circulación alrededor del ala.

Respuestas (3)

Yo vuelo un avión así. My Laser tiene sistemas invertidos completos (petróleo, gas) y superficies aerodinámicas simétricas.

Tienes razón en que cuando en vuelo erguido las alas producen sustentación en la dirección opuesta a las ruedas y cuando en vuelo invertido el vector de sustentación apunta en la dirección opuesta.

También tiene razón en que las alas producen cero sustentación a 90 grados de inclinación.

En cuanto a lo que sucede durante el rollo, hay una transición suave. Suponiendo que mantiene un rumbo constante, la sustentación proporcionada por las alas disminuirá a cero en los 90 grados del punto de alabeo, luego se reanudará por completo a los 180 grados de alabeo en la dirección opuesta en relación con el ala. A medida que disminuye la sustentación, el morro de la aeronave generalmente disminuirá precipitadamente. No es una pérdida aerodinámica y no hay un inicio repentino. Es como rodar en un giro en picado con el giro.

Esta es la razón por la que tratar de hacer rodar un avión sin entrenamiento acrobático previo puede ser fatal. Ese "simple giro" que intentaste puede resultar fácilmente en una inmersión >Vne.

Hay 3 formas de no perder altura durante el rollo:

  1. Como sugirió, ruede lo suficientemente rápido. Mi avión rodará 360 grados completos en poco más de 1 segundo. No hay mucho tiempo para perder altitud :-)
  2. Use el "timón superior" (el pie más cercano al cielo) para levantar la nariz. En el punto de 90 grados, estás usando el costado del fuselaje como un ala tosca. Funciona en el avión correcto. Requiere un timón inusualmente grande y mucha práctica.
  3. Anticipe la pérdida lanzando MUCHO antes de rodar. Obtendrá más de un rollo de barril, pero sigue siendo un rollo.

Por favor, no intente esto sin una formación competente. La gente estúpida muere de esta manera.

Siempre me he preguntado qué haría un avión con spoilers solo para el control de balanceo, como un Northrop Black Widow o un Mitsubishi MU-2, si rodaras lentamente y llegaras a la parte de vuelo invertido. ¿El alerón extendido, ahora en la "parte inferior" del ala, actuaría como una aleta dividida y ayudaría con la sustentación negativa y continuaría el balanceo? ¿O ocurriría lo contrario? ¿O algún tipo de efecto intermedio?
Sabio consejo. Gracias.
@JohnK - Deberías publicar eso como una nueva pregunta - No tengo idea.
Muchísimas gracias. No soy piloto, simplemente me interesaba lo que hace el flujo inverso para un piloto desde el punto de vista de un científico. :)
@ThorstenS. También puede estar interesado en tratar de averiguar qué sucede cuando las alas están a 90 grados en la situación 2. Ciertos aviones acrobáticos no solo pueden volar invertidos, sino que también pueden detenerse en medio del balanceo y volar con las alas verticales. Esto se llama vuelo de "filo de cuchillo". Pista: la cosa del timón mencionada en la situación 2 es básicamente el piloto que usa el timón como elevador.
Los spoilerons de @JohnK aumentan la resistencia y disminuyen el ángulo de ataque. A diferencia de los alerones, solo se usan en un ala, en una dirección (hacia la parte superior del ala). Volando invertidos, todavía producen sustentación + resistencia negativa. La velocidad de balanceo se ralentiza o se detiene cuando aoa se vuelve más y más negativo, porque la guiñada adversa afecta la disimetría de sustentación relativa entre ambas alas. Hasta que algo que parece una inversión de balanceo conduce a una inminente entrada de giro plano invertido
@qq jkztd no estoy tan seguro de eso. Tal vez depende Si un spoileron está justo delante del flap y se extiende digamos 20 grados en vuelo invertido, puede producir un aumento de sustentación hacia arriba como si fuera un flap dividido. Me gustaría ver algunos datos de prueba reales.
@JohnK si por "vuelo invertido" te refieres a un vuelo de nivel invertido muy por encima de la velocidad de pérdida (velocidad de pérdida en aoa negativo), estoy totalmente de acuerdo, y solo depende de aoa.
"La gente estúpida muere de esta manera". +1 solo por eso!
"... las alas están produciendo sustentación cero a 90 grados de inclinación". Siempre que haya G positivo y AOA positivo, las alas producirán sustentación. A 90 grados AOB, su vector de sustentación será paralelo al horizonte. Más correcto sería decir que la componente vertical de sustentación que producen las alas es cero. (de ahí la necesidad de producir sustentación con el fuselaje si tiene la intención de mantener la altitud...)

Si miro desde el extremo del ala derecha en dirección al fuselaje, veo que el aire se mueve alrededor del ala en sentido contrario a las agujas del reloj, mientras que invertida debe girar en el sentido de las agujas del reloj.

Tenga en cuenta que podría hacer lo mismo simplemente poniendo el avión en picado. Todo lo que necesitas es que el ángulo de ataque sea negativo. A medida que pasa por el ángulo de ataque cero, la sustentación cae a cero.

Mientras que la sustentación llega a cero, el aire aún se mueve sobre las superficies. Entonces, mientras se mantenga alejado del estancamiento, seguirá siendo controlable.

"Si miro desde el extremo del ala derecha en dirección al fuselaje, veo que el aire se mueve alrededor del ala en sentido contrario a las agujas del reloj, mientras que invertida debe girar en el sentido de las agujas del reloj, mientras que invertida debe girar en el sentido de las agujas del reloj". ¿Qué significa esto? El aire fluye desde el borde de ataque al borde de salida a lo largo de la parte superior e inferior del ala, no en el sentido de las agujas del reloj ni en el sentido contrario. El balanceo invertido, ya sea manteniendo +1, cero o -1 G, no cambia la dirección del flujo sobre el ala.
@MichaelHall, consulte large.stanford.edu/courses/2007/ph210/glownia2 o spsnational.org/sites/default/files/files/publications/observer/… . La circulación es el resultado del ascensor. En vuelo invertido (o picado pronunciado), el ángulo de ataque es negativo y la circulación se invierte.
Bien, aquí hay un componente de gradiente de presión que creo que es engañoso. No he digerido completamente lo que los autores están tratando de transmitir, pero la figura 5 de Neuenschwander y la figura 4 de Laughlin pueden ser engañosas. El aire no fluye circularmente alrededor de un ala, fluye desde el borde de ataque hasta el borde de salida. Al igual que las otras figuras representan. Tal como lo verías en un túnel de viento. Además, cualquier discusión sobre el vuelo "invertido" debe tener en cuenta si se trata de 1G negativo sostenido o no. Porque se puede hacer una tirada manteniendo Gs y AOA positivos.

Si está cargado positivamente alrededor del tonel, la circulación alrededor del perfil aerodinámico nunca se detiene, el avión simplemente trae la circulación con él. Como si tuviera una sección aerodinámica que hiciera sustentación en un túnel de viento y girara todo el túnel en 360 grados de rotación.

Por otro lado, si "empuja" para cambiar a un vuelo con carga negativa mientras se acerca invertido, entonces sí, debe haber una inversión de la dirección de circulación alrededor del perfil aerodinámico.

¿Cómo responden aerodinámicamente los aviones cuando los ponen en vuelo invertido rodando?
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