¿La diferencia entre los límites del CG de proa y de popa es indicativa de la estabilidad general de un avión?

Estudiando en el Cessna 162 Skycatcher POH para realizar mi checkride pronto, noté que la diferencia entre los CG máximos y mínimos es de apenas 2,5 pulgadas de uno a otro.

Sentí curiosidad y busqué los límites de CG para los otros dos aviones en los que entreno, el CSA/CZ SportCruiser y el Cessna 172, y vi que las diferencias entre sus límites de CG delantero/trasero son de 6" y 12", respectivamente.

En términos de estabilidad aerodinámica, clasificaría al Skycatcher (diferencial CGfwd/CGaft de 2,5") como el menos estable y al Skyhawk (12") como el más estable. ¿Existe alguna conexión entre los diferenciales máximos de CG hacia adelante/atrás y la cantidad de estabilidad aerodinámica en una aeronave?

Editar: Todavía estoy revisando las respuestas, ya que me enviaron a la enciclopedia varias veces para estudiar la nueva terminología, pero solo quiero enfatizar que el SportCruiser (diferencia de 6 ") es mucho más estable en el aire que un Skycatcher (diferencia de 2") ). Ambos aviones tienen los mismos pesos brutos máximos de despegue, 30 pies de envergadura y 23 pies de largo. Entonces, quizás el Cessna 172 podría ignorarse a los efectos de abordar la pregunta.

Pregunta muy interesante. Podría valer la pena normalizar el límite diferencial intra-CG a otra cosa también, como la longitud total del avión o la longitud de la cuerda. (Es de esperar que un avión más pequeño tenga un diferencial más pequeño que un avión más grande para las mismas características de estabilidad).
@Pedro, cierto. Los ingenieros suelen expresar el rango del CG (así como el margen de estabilidad estática, es decir, la distancia desde el CG al centro aerodinámico, y varias otras características) en términos de cuerda aerodinámica media. Entonces, el rango se puede especificar como, digamos, 15..25% MAC. Pero MAC es un valor teórico, por lo que una estación fija y unidades físicas suelen ser más convenientes para los pilotos y el personal de servicio.

Respuestas (2)

Normalmente, el límite de popa se rige por la estabilidad estática, mientras que el límite de proa se rige por la capacidad de control del elevador (pero a veces, la estabilidad dinámica: una estabilidad estática excesiva puede causar oscilaciones).

Por lo tanto, un rango de CG estrecho sugeriría más bien que la capacidad de profundidad y/o compensación no es suficiente para hacer frente al CG más adelantado.

Sin embargo, en la práctica puede haber otras razones para restringir el rango. Por ejemplo, puede ser simplemente imposible cargar la aeronave (sin exceder los límites de carga de la estación) de manera que el CG quede fuera del rango definido. Creo que C152 está cerca de eso. O, digamos, las características de entrada en pérdida o giro no son satisfactorias, por lo que el límite de popa puede estar más restringido de lo que dicta la estabilidad normal.

No hace falta decir que el aumento de la estabilidad artificial (incluido el FBW) puede ampliar el rango del CG, principalmente al proporcionar un límite de popa más relajado.

Ampliando las razones está la utilidad esperada de la aeronave. El 162 es un entrenador pequeño con 2 asientos uno al lado del otro y espacio para equipaje limitado. Simplemente no es posible mover el CG muy lejos. OTOH, un Cessna 206 o 210 con tres filas de asientos debe poder acomodar una variación mucho mayor en las opciones de carga, desde 2 tipos gordos en el frente hasta una familia de seis con equipaje.
Puede mejorar su respuesta agregando dibujos y referencias para ilustrar y respaldar su respuesta; y para proporcionar lecturas adicionales.
¿No se esperaría que la estabilidad estática de la aeronave gobernara la ubicación de la mitad del rango de CG permitido, con los límites delantero y trasero definidos por la máxima autoridad de control de cabeceo de la aeronave?
@Sean, no. El medio no es realmente ningún tipo de equilibrio o el óptimo. Cuanto más atrás está el CG, menos estáticamente estable es la aeronave. Para controlar un avión estáticamente inestable, se necesitan controles de respuesta extremadamente rápidos (normalmente manejados por computadoras), pero no necesariamente "fuertes". Claro, en algún extremo volverás a alcanzar el límite, pero esto no se debe a un momento insuficiente producido; más bien, porque alcanzar el límite de viaje le niega la oportunidad de realizar más correcciones dinámicas, que son vitales para compensar la inestabilidad. Esto se aplica solo a aire acondicionado realmente inestable.

La estabilidad estática aerodinámica está controlada por la distancia entre el centro de gravedad y el punto neutral de la aeronave. Un rango de cg limitado no tiene nada que ver con la estabilidad per se. Cada avión se vuelve más estable y más pesado en los controles cuando el centro de gravedad se mueve hacia adelante.

Los biplazas con poca carga útil, como suelen ser los LSA, necesitan menos variación de cg que los cuatro plazas, que deberían poder volar con los asientos traseros ocupados y desocupados sin añadir lastre. Supongo que Cessna restringió aún más los viajes cg cuando curaron al Skycatcher de sus tendencias de giro plano.

Para el resto de los efectos, lea la respuesta de Zeus. No veo la necesidad de replicar su contenido aquí.

¿La diferencia entre los límites del CG de proa y de popa es indicativa de la estabilidad general de un avión?
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