Control longitudinal del avión: ¿cabeceo o potencia?

Hace poco me encontré con unas diapositivas de una escuela de vuelo que enseñaban, para el ascenso inicial después del despegue y para la aproximación, la estrategia de controlar/ajustar

RoC/RoD con potencia

Velocidad con actitud

Traté de informarme un poco sobre el tema, porque estoy más familiarizado con la idea de controlar

RoC/RoD con actitud

Velocidad con poder

Llegué a comprender que esto es principalmente una diferencia entre el vuelo VFR vs IFR. ¿Es esto cierto? ¿El primer enfoque realmente tiene beneficios en términos de capacidad para que el piloto controle el avión en vuelo VFR? En caso afirmativo, ¿cómo y cuál?

"Potencia para ROD, actitud para velocidad" generalmente se enseña a estudiantes ab-initio en aviones de un solo motor de pistón. Las aerolíneas usan "empuje para velocidad, actitud para senda de planeo". Los estudiantes generalmente harán la transición al uso de esta técnica durante la habilitación de instrumentos, para prepararlos para los aviones.

Respuestas (4)

Me preguntaba cuánto tiempo tardaría en surgir esta pregunta.

Es el viejo debate sobre la técnica de control de la velocidad aerodinámica de "cabeceo frente a potencia" que hace estragos en todo el mundo de la aviación. Hay fuertes defensores de ambas técnicas (y parecen verlo casi como un debate religioso en el que la otra parte nunca puede tener la razón, pase lo que pase ), ¡y ambas partes tienen buenas razones para ello!

En lugar de decir que una es mejor que la otra, digamos que ambas son técnicas para administrar la energía potencial del avión (la velocidad que se puede cambiar por altitud y viceversa). De hecho, así es como me gusta pensar al respecto (y no elegir un bando):

  • Si cambia el cabeceo de la aeronave sin cambiar la potencia, la velocidad aerodinámica se estabilizará en un nuevo valor.
    • Pitch up y bajar la velocidad del aire.
    • Incline hacia abajo y aumente la velocidad del aire.
  • Si cambia la configuración de potencia de la aeronave sin cambiar el cabeceo, la velocidad aerodinámica se estabilizará en un nuevo valor.
    • Agregue potencia y aumentará la velocidad aerodinámica.
    • Reduzca la potencia y reducirá la velocidad aerodinámica.
  • Puede cambiar ambos al mismo tiempo y obtener varios resultados.
    • Puedes terminar con la misma velocidad aerodinámica que tenías antes.
    • Puedes terminar con mucha más velocidad aerodinámica.
    • Puedes terminar con mucha menos velocidad aerodinámica.

La mayoría de las veces, debe cambiar ambos al mismo tiempo para administrar adecuadamente su velocidad aerodinámica.

Así que básicamente todo se reduce a lo que quieres lograr. Si necesita cambiar la velocidad del aire, tiene dos formas de hacerlo, pero si se usan individualmente, cada una tiene un efecto secundario. En algunas situaciones, esto puede estar bien o incluso ser deseable, pero debe ser consciente de lo que sus acciones van a lograr.

Veamos un ejemplo específico:

A veces, especialmente en una aproximación por instrumentos, desea mantener su velocidad aerodinámica actual mientras cambia su velocidad vertical.

  • Digamos que estás un poco alto en la senda de planeo.
    • Si simplemente se inclina hacia abajo para recuperar la senda de planeo, ganará velocidad aerodinámica pero la recuperará rápidamente.
    • Si simplemente reduce la potencia para recuperar la senda de planeo, perderá velocidad pero le llevará más tiempo que usar cabeceo.
    • Si desea mantener su velocidad aerodinámica mientras recupera la senda de planeo (típico en una aproximación por instrumentos), entonces bajaría y reduciría la potencia al mismo tiempo, y cuando recupere la senda de planeo, volverá a subir para mantenerla y agregará potencia para mantenerla. su velocidad aerodinámica actual.
La respuesta a preguntas tan polarizadoras suele ser "Ambos. Al mismo tiempo". -- pero ¿por qué dejar que la realidad y la física arruinen una buena pelea? :)
+1 tanto a la pregunta como a la respuesta. Y gracias por hacer que la respuesta sea objetiva y describa claramente la física.
"If you change the power setting of the aircraft without changing the pitch, the airspeed will stabilize out at a new value."Si cambia la potencia mientras mantiene un paso constante, ¿no cambiará el RoC, en lugar de la velocidad del aire? Por supuesto, cambiará brevemente la velocidad aerodinámica, pero luego la aeronave cambiará esta diferencia de velocidad aerodinámica por una aceleración vertical y terminará aproximadamente a la misma velocidad aerodinámica con la que comenzó después de completar la aceleración, pero con una ROC diferente. (nuevamente, suponiendo que no haya cambios en la entrada de tono).
@reirab Si el tono no cambia en absoluto, su velocidad aerodinámica cambiará con un cambio de potencia. Tenga en cuenta que, en la práctica, deberá realizar un cambio de ajuste de tono para mantener el mismo tono sin manos, así que tal vez eso es lo que está pensando. La única razón por la que un avión mantiene la misma velocidad (aparte de lo que menciona brevemente) cuando cambia la potencia es porque está ajustado para hacerlo, y el cabeceo cambiará para mantener las fuerzas aerodinámicas en equilibrio. Sin embargo, mis declaraciones se refieren a un tono constante.
@Lnafziger Ah, está bien, estaba pensando en la entrada de tono constante , no necesariamente en el tono constante. Por ejemplo, si trimo un Cherokee a 85 nudos y quito las manos completamente del yugo, si agrego potencia, el avión subirá a 85 nudos. Si reduzco la potencia, descenderá a 85 nudos (el tono cambiará por sí solo, pero sin cambios en la entrada de tono ).
De manera similar, si elevo el morro (ya sea por compensación o por el yugo) sin agregar potencia, cambiaré brevemente la velocidad aerodinámica por la altitud, luego reanudaré la misma velocidad de ascenso que tenía antes, solo que a una velocidad aerodinámica más baja.
@reirab: una "entrada" de tono constante, en una primera aproximación, mantendrá un ángulo de ataque constante, no una actitud de tono constante. Incluso con un ángulo de ataque constante, existe cierta variación en la velocidad del aire a medida que varía la potencia, pero en la dirección opuesta a la que cabría esperar. Por ejemplo, manteniendo el mismo ángulo de ataque alto que normalmente usaría para un planeo eficiente, y agregando suficiente empuje para mantener una trayectoria de ascenso de 60 grados, significa que la velocidad del aire debe disminuir en última instancia, o de lo contrario, el exceso de sustentación tenderá a hacer que el Ascender camino a la curva más cerca de la vertical.
@reirab - ctd - Durante el tiempo que ocurre esta desaceleración, deberá disminuir temporalmente el ángulo de ataque un poco si no desea "sobrepasar" su ángulo de ascenso de 60 grados objetivo. Recordando, por supuesto, que se requiere menos sustentación para un ascenso que para un vuelo nivelado. Exactamente la misma lógica es válida en una inmersión de 60 grados, que solo sería posible si desplegara algún tipo de paracaídas grande u otro dispositivo similar para aumentar el coeficiente de arrastre, siempre que sigamos hablando de volar a una altura alta. ángulo de ataque.

El argumento práctico para enseñar el primer enfoque a los estudiantes ab-initio se refiere al desarrollo de respuestas seguras a los problemas:

  1. Quedarse corto en la aproximación (velocidad de descenso demasiado alta): si su primera reacción es levantar el morro, es posible que esté creando la situación más peligrosa de "aproximación demasiado lenta".

  2. Falla de energía: si cree que la energía controla la velocidad, entonces ha perdido la capacidad de mantener la velocidad correcta. Además, levantar la nariz no lo mantendrá en el aire (aunque lo retrasará).

Desde un punto de vista más teórico, ¿qué le permite la potencia a un avión propulsado que no puede hacer un planeador? Le permite ganar y mantener altitud relativa a la masa de aire.

Este punto de vista funciona bien para volar aviones monomotor pequeños, de baja potencia en VMC; más allá de eso, no puedo decir.

Esta vista también funciona bien con respecto a la física. :) El otro, no tanto. Te prometo que si subes el morro sin añadir potencia no aumentarás tu ritmo de ascenso de forma sostenible. En su lugar, cambiará brevemente su velocidad aerodinámica por altitud (energía cinética por energía potencial) y luego volverá aproximadamente a la velocidad de ascenso que tenía antes mientras estaba a una velocidad aerodinámica más lenta.
" ¿Qué permite la potencia a un avión propulsado que no puede hacer un planeador? ": Argumento decisivo, fácil de recordar :-)
@reirab. La declaración en su comentario solo es cierta si ignora el cambio en la resistencia para diferentes velocidades aerodinámicas.
@mins Un planeador solo sube con la energía del medio ambiente. es decir, térmicas, levantamiento orográfico, etc. Un avión asciende debido al exceso de energía del motor. Cualquiera de los dos, sin suficiente exceso de energía, no trepará ni permanecerá en el aire por mucho tiempo.

Debido a la estabilidad longitudinal, la aeronave tiende a mantener un ángulo de ataque constante. En vuelo recto, la carga alar es constante, por lo que la velocidad sigue siendo el único factor significativo y el avión tiende a mantener una velocidad constante (o más bien a oscilar a su alrededor en oscilación fugoide ). Si se aumenta la potencia y se mantiene la velocidad, la ley de conservación de la energía dicta que el avión tiene que subir y cuando se reduce la potencia tiene que descender. Entonces, en teoría, controla la velocidad con el elevador (y compensa para que se mantenga sin presionar los controles) y la velocidad vertical con potencia. Vea Cómo vuela, capítulo 2 para una discusión detallada.

En la práctica, cambiar la potencia también afecta al ajuste de tono, por lo que siempre debe ajustar ambos. Y tienes que detener la oscilación fugoide.

Puede ser interesante notar que las leyes de control de Airbus cambian las reglas para que la actitud controle el ascenso/descenso y la potencia controle la velocidad ajustando automáticamente la compensación.

+1 Por Ley de Conservación de la Energía. Esa es la respuesta. Tirar hacia atrás no te da energía gratis. Simplemente intercambia energía cinética por energía potencial.

Creo que también depende del tipo de avión que vueles.

En los aviones a reacción, la velocidad siempre se controla con potencia, bajar el morro para intentar ganar algo de velocidad en un final corto desestabilizaría el avión y probablemente conduciría a una llegada más "firme".

Las aeronaves con motores suspendidos requieren presión hacia adelante al aplicar potencia, lo que se nota bastante en la aproximación, debido al par cabeceo-potencia. Lo contrario también es cierto, desconecte la energía y tendrá que recortar.

Control longitudinal del avión: ¿cabeceo o potencia?
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