¿Es correcto este párrafo sobre el efecto diedro en el Manual de vuelo de planeadores de la FAA?

He estado leyendo el Manual de vuelo de planeadores de la FAA, 2013 (FAA-H-8083-13A). En el capítulo 3 ("Aerodinámica del vuelo"), el libro trata sobre la estabilidad. En la página 3-12, dice:

El diedro es el ángulo hacia arriba de las alas desde un eje horizontal (vista frontal/trasera) del avión. A medida que un planeador vuela y encuentra turbulencias, el diedro proporciona una estabilidad lateral positiva al proporcionar más sustentación para el ala inferior y reducir la sustentación en el ala levantada. A medida que un ala desciende, se acerca a la perpendicular a la superficie y al nivel. Debido a que está más cerca del nivel y es perpendicular a la fuerza del peso, el levantamiento producido se opone directamente a la fuerza del peso. Esto debe compararse instantáneamente con el ala más alta y ahora más inclinada con referencia a la fuerza del peso. La sustentación del ala más alta en relación con la fuerza del peso ahora es menor debido al ángulo del vector. Este desequilibrio de sustentación hace que el ala inferior se eleve a medida que la superior desciende hasta que la sustentación se iguala, lo que da como resultado un vuelo nivelado.

Eso no me suena bien.

Este párrafo dice que hay más sustentación en el ala bajada y menos sustentación en el ala levantada. Eso no es cierto, ¿verdad? La cantidad de sustentación solo depende de la velocidad y el ángulo de ataque del ala, no del ángulo de alabeo del ala .

Luego, el párrafo explica que el ala bajada produce más sustentación hacia arriba que el ala levantada. Creo que esto es cierto, pero no es relevante, porque la sustentación hacia arriba no es la única sustentación que contribuye al momento de balanceo. El momento de balanceo depende de la sustentación total (y la dirección de la sustentación).

Considerándolo todo, creo que diedro no puede producir un momento de balanceo estabilizador en la forma en que el libro dice que lo hace. Cualquier efecto estabilizador debe provenir de una diferencia en la velocidad aerodinámica o el ángulo de ataque entre las dos alas.

¿Es correcta la descripción del libro del diedro?

Estoy de acuerdo contigo. El efecto diedro requiere deslizamiento lateral. Parecen estar describiendo lo que la gente llama el "efecto de péndulo", que se debe al diedro pero no es lo mismo.
@Pilothead Estoy preguntando sobre esta explicación particular del efecto diedro. Solo una de las respuestas a esa pregunta aborda la explicación de la FAA. Esa respuesta esencialmente dice que la explicación de la FAA es correcta, pero también está rechazada y hay comentarios que dicen que la respuesta (y, por lo tanto, la explicación de la FAA) no es correcta. Entonces, aparentemente no hay una respuesta a esa pregunta que responda correctamente a mi pregunta.
@TomMcW: No, por favor no. No hay efecto de péndulo en los aviones .
@PeterKämpf Me preguntaba si verías eso. Siento que en algunos aviones puede haberlo si el centro de elevación está WAAAY sobre el engranaje, como en un paracaídas motorizado.
@PeterKämpf Iba a decir el efecto de péndulo "legendario", pero alguien mencionó una vez un paracaídas motorizado y no pude reconciliarlo
@TomMcW Pero incluso el vector de elevación de un paracaídas atraviesa directamente la masa debajo de él si no hay deslizamiento lateral, independientemente del ángulo de inclinación.
@PeterKämpf ¿Está diciendo que un ala delta que controla el balanceo por cambio de peso en realidad usa otros medios para controlar el balanceo? Hace lo mismo con el tono.
@PeterKämpf Creo que publicaré una pregunta al respecto más tarde para poder resolverlo. No hemos tenido una pregunta específica sobre el "péndulo".
No creo que esto sea un duplicado. Aunque la pregunta es sobre el mismo tema, esta pregunta se refiere a la comprensión de un detalle en particular que no se menciona realmente en la otra pregunta o sus respuestas.
Tenemos 2 casos aquí para considerar, giro y vuelo recto. La declaración "el vector de sustentación pasa directamente a través de la masa debajo independientemente del ángulo de alabeo" puede referirse a un giro coordinado "centrado en la bola". Nuestro nuevo modelo muestra, en vuelo recto, que el vector de sustentación VERTICAL y el desplazamiento del centro de gravedad (desde el balanceo de ráfagas de fuerza lateral) crearán un par de balanceo para volver al nivel. Este efecto es el arcaicamente denominado "péndulo". ¿Podría nuestro estimado miembro senior confirmar que estos 2 casos existen?
@JuanJimenez Publique eso como respuesta, no como comentario. Gracias.

Respuestas (3)

No, la explicación no es correcta.

Tanner, tienes razón cuando dices que la sustentación no depende del ángulo de alabeo. La elevación es causada por una diferencia de presión, y la presión solo puede actuar perpendicularmente a una superficie. Por lo tanto, la sustentación de cada ala y su brazo de palanca al centro de gravedad no cambiará con el alabeo y no se crea un momento de balanceo de "corrección" .

En cambio, lo que sucede es una fuerza lateral del ángulo de alabeo del ala que acelerará el avión hacia los lados. Esto, a su vez, dará como resultado una condición de deslizamiento lateral, y solo ahora aparecerá un efecto diedro: al cambiar el ángulo de ataque en cada lado de manera diferente, el deslizamiento lateral en combinación con diedro creará un momento de balanceo de corrección.

Como correctamente observas, un efecto estabilizador solo puede provenir de una diferencia de ángulo de ataque entre ambas alas, y eso solo ocurre en un sideslip .

El análisis del autor de la pregunta es correcto, y el párrafo del "Manual de vuelo de planeadores" de la FAA no es correcto. Lo mismo es cierto para cualquier "explicación" de diedro que no se base en la diferencia en el ángulo de ataque entre las dos alas generada por el deslizamiento lateral.

Además, es importante tener en cuenta que el deslizamiento lateral no se puede explicar simplemente observando que cuando una aeronave está inclinada, el vector de sustentación inclinada contiene un componente lateral, o que "desde el punto de vista de la aeronave, la sustentación sigue actuando en el plano de simetría, pero la gravedad no lo hace y hará que se deslice lateralmente", como se afirma a veces. (Por ejemplo, encontramos algo parecido a esto en el conocido libro "Model Aircraft Aerodynamics" de Martin Simons, así como en muchas otras fuentes). Esos son conceptos esencialmente aristotélicos en lugar de conceptos newtonianos. Un componente de fuerza lateral neto continuo provoca un giro, no un deslizamiento lateral. La fuerza causa la aceleración, no el movimiento constante hacia los lados, y el giro es una curvatura en la trayectoria de vuelo que es una forma de aceleración.

Para obtener ideas sobre la causa real del deslizamiento lateral durante el vuelo inclinado y con giro, consulte esta respuesta relacionada ¿Cómo funciona el ángulo diedro?

La "explicación" del diedro es solo uno de varios errores notorios en el "Manual de vuelo de planeadores" de la FAA. Por ejemplo, ni siquiera contiene una descripción precisa del triángulo del vector LDW para explicar por qué la relación L/D es la misma que la relación de planeo en aire en calma; dicho diagrama es fundamental para comprender el vuelo sin motor. También afirma que es peligroso deslizar planeadores con bordes de ataque barridos debido al acoplamiento deslizante resultante, pasando totalmente por alto el acoplamiento deslizante mucho más grande creado por diédrico (por ejemplo, cualquier barco de vidrio moderno que no sea Fox, Swift, etc.) y/o colocación de ala alta (por ejemplo, 2-33, 2-22) en un planeador típico.

Si es correcto. Considere un avión con un diedro positivo de 5° en sus alas. Si la sustentación que generan las superficies aerodinámicas es perpendicular a su línea de luz, esto significa que, en vuelo nivelado, la fuerza de sustentación paralela al eje vertical del avión es L*cos(5°) para ambas alas. Si el avión gira 30° hacia la izquierda, entonces la sustentación generada por el ala izquierda paralela a la fuerza de gravedad es L * cos(25°) mientras que la sustentación generada por el ala derecha es L*cos(35°). Este desequilibrio en la sustentación provoca un momento en el centro de gravedad del avión, lo que hace que retroceda nivelado y proporciona una estabilidad lateral estática y dinámica positiva.

Me parece que solo estás mirando el componente de sustentación que es paralelo a la fuerza de gravedad, y no el componente que es perpendicular a la fuerza de gravedad. ¿Está bien? Cuando agrega el componente que es perpendicular a la gravedad, ¿todavía hay un momento de balanceo general o el momento de balanceo se cancela a cero?
¿Es correcto este párrafo sobre el efecto diedro en el Manual de vuelo de planeadores de la FAA?
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