Mi libro de texto de teoría GA (que cubre el ala fija hasta EASA PPL incluida) tiene algunas sugerencias sobre el despegue y el aterrizaje de aviones ligeros poco después de los aviones grandes (además de evitarlo, si es posible), con la intención de reducir el riesgo de vórtices en las puntas de las alas. Estas sugerencias son para,
Cuando pregunté sobre el por qué de estas sugerencias, la respuesta fue que los vórtices en las puntas de las alas se forman porque las alas generan sustentación, y cuando las ruedas de la aeronave están en el suelo, las alas no generan (o no generan) sustentación, así que no se forman vórtices en las puntas de las alas.
Si bien eso podría ser cierto en un sentido de "regla general", y una buena generalización de estas reglas para servir como ayuda para la memoria, quiero un poco más que eso. La forma en que lo entiendo,
Me parece que los vórtices en las puntas de las alas deberían formarse en cualquier momento en que el avión (o más bien sus alas) se mueva en relación con el aire circundante; ya sea porque la aeronave está parada y hay viento, o porque no hay movimiento de aire ambiental y la aeronave se está moviendo, o una combinación de ambos. También me parece que la fuerza de los vórtices debería ser de alguna manera proporcional a la cantidad de sustentación que se genera.
En consecuencia, me parece que los vórtices en las puntas de las alas deberían formarse en cada punto durante la carrera de despegue o aterrizaje (así como el rodaje y otros movimientos en tierra) en los que la aeronave se mueve en relación con el aire circundante, y aumentar en fuerza con ( pero no necesariamente linealmente con) la velocidad aerodinámica indicada de la aeronave.
Parece extraño que el aire que fluye cerca de las puntas de las alas de alguna manera "sabe" algo sobre la posición de las ruedas del avión con respecto al suelo, y mucho menos la de cualquier rueda específica (como la rueda de morro).
Todo eso solo como introducción a mi pregunta: ¿me estoy perdiendo algo, o se trata de un caso del libro de texto (y el maestro) que presenta el caso simple para no abrumar a los estudiantes?
Tienes toda la razón. Los vórtices se forman cada vez que las alas producen sustentación. Incluso si la sustentación no es suficiente para que el avión vuele.
Por supuesto, es necesario tener un flujo a través del ala, y con velocidades muy bajas (como el rodaje), es probable que el vórtice sea muy pequeño.
Pero
parece que su libro de texto está tratando de establecer una forma segura de evitar los vórtices de los aviones anteriores. Y dado que la fuerza del vórtice está relacionada con la sustentación, que está relacionada con la velocidad del aire y el ángulo de ataque, esta regla general es bastante práctica. Especialmente porque el aterrizaje es un proceso altamente transitorio que es muy probable que resulte en una reducción significativa de la fuerza del vórtice.
Tienes razón, pero tu libro de texto es más correcto. Este es el por qué:
Su razonamiento es que la sustentación es una función de la velocidad del aire , lo cual es cierto. Sin embargo, la sustentación también es una función del ángulo de ataque . Esta es la razón por la cual los aviones grandes despegan de la forma en que lo hacen: aceleran en tierra con un AoA muy pequeño, por lo tanto, poca sustentación. Dado que la sustentación aumenta con la resistencia, al acelerar cuando se produce la sustentación mínima, la resistencia se reduce y la aceleración a la velocidad de despegue se puede lograr en una pista más corta. Al lanzarse hacia arriba en el momento adecuado, la sustentación aumenta drásticamente y se logra el despegue.
Lo contrario es cierto al aterrizar. El propósito del lanzamiento de aterrizaje es absorber la energía cinética del avión en los frenos. Hacer que las alas creen sustentación reduce la fricción entre los neumáticos y el suelo, lo que no sirve de nada. Por lo tanto, la sustentación se descarga tan pronto como sea posible durante el recorrido de aterrizaje.
Cabe señalar que una técnica para lograr un despegue de campo corto en un avión ligero es acelerar sin flaps. Luego, cuando se alcance la velocidad de despegue, aplique rápidamente una muesca de flaps y el avión se levantará del suelo. Esta técnica generalmente no se enseña a los nuevos pilotos porque requiere una coordinación hábil, pero ilustra que la sustentación aumenta repentinamente en el punto de despegue.
Otra forma de expresarlo sería: cuando las ruedas están en el suelo, la cantidad de sustentación generada es pequeña y generalmente dentro de las tolerancias de un avión ligero. Pero tiene razón al decir que todavía se genera sustentación siempre que haya un movimiento relativo entre el ala y el aire.
Cuando el avión está en tierra, las ruedas lo sostienen. Cuando está en el aire, las alas generan la fuerza ascendente necesaria para levantarlo. Entonces, en el despegue, hay una transición repentina de las ruedas a las alas en la función de elevación.
Cualquier perfil aerodinámico generará cierta cantidad de sustentación siempre que haya movimiento de aire ambiental a su alrededor;
Eso depende del ángulo de ataque:
Los pájaros de hierro en una fábrica de aeronaves que pasan por sus ciclos de fatiga simulan el ciclo de arranque accionando el ala hacia arriba/abajo durante el rodaje (desde los golpes en la calle de rodaje), luego durante la carrera de despegue los golpes se intensifican, luego en el morro de despegue. movimiento hacia arriba, las alas se doblan hacia arriba dramáticamente: uno puede escucharlas gemir y crujir mientras se doblan.
"elevación" (a diferencia de la elevación vertical neta positiva, que de todos modos no se genera al aterrizar porque la aeronave está descendiendo) no es algo que comience a generarse repentinamente cuando una o más de las ruedas de la aeronave se separan del suelo.
Estrictamente hablando, las alas generarán cierta fuerza hacia abajo, pero la transición de las ruedas a las alas es tan dramática que, a efectos prácticos, podemos afirmar que los vórtices en las puntas de las alas solo son significativos cuando las ruedas no tocan el suelo.
Orbita