¿Por qué An-225 tiene alas anédricas aunque es un avión de carga?

Las alas anédricas inducirán la inestabilidad del balanceo y mejorarán la maniobrabilidad del balanceo.

En un avión grande/pesado con una configuración de ala alta suele haber un exceso de estabilidad de balanceo, por lo que este tipo de alas pueden ser bastante comunes.

Tanto la configuración del ala alta como el barrido del ala contribuyen a un momento de balanceo inducido por deslizamiento lateral negativo , y es necesario anédrico para limitar este momento. Si el deslizamiento lateral causa un balanceo fuerte, la aeronave tendrá tendencia a balancearse .

Sí, esto es común en los camiones de carga pesada.

Como probablemente sepa, una configuración de ala diédrica proporciona estabilidad al balanceo. Ruede el avión y, naturalmente, volverá a rodar hasta nivelarse. Un centro de masa muy por debajo del centro de sustentación proporciona el mismo efecto. Coloque mucho peso debajo del centro de elevación y obtendrá el efecto de retroceso nuevamente.

Si bien eso es ingenioso, puede obtener demasiado de él. Demasiada estabilidad hace que el avión sea muy difícil de girar o controlar. También puede obtener una especie de efecto de péndulo aerodinámico llamado "rollo holandés" ya que la acción de "retroceder" corrige en exceso y provoca un giro hacia el otro lado, y hacia adelante y hacia atrás con una combinación de guiñada y balanceo que es sorprendentemente eficaz para inducir el mareo. Poner un ángulo anhédrico en el ala contrarresta el problema de "demasiada estabilidad" creado por la distribución del peso, haciendo que el avión sea más fácil de controlar nuevamente y reduciendo las oscilaciones no deseadas.

¿Por qué no simplemente bajar las alas? Eso puede resolver el problema de la estabilidad, pero también crearía otros problemas. ¿Qué tan bajas tendrían que ser las alas? ¿Ese diseño afectaría la seguridad de las operaciones terrestres o las pistas sin pavimentar? ¿Y qué pasa con la carga? ¿Qué tan bien funciona su nuevo diseño en configuraciones vacías versus cargadas? ¿Qué altura tendría que tener el tren de aterrizaje para que un diseño de este tipo sea seguro... y cómo afecta eso a la carga y descarga?

Algunos aviones, incluso el increíblemente grande Airbus A300-600 Super Transport "Beluga", optan por la solución de ala baja, que invariablemente conduce a un diedro.

^{Airbus A300-600ST - Crédito de la foto: Airbus}

Pero en ciertos casos, el diseño anédrico de ala alta más pronunciado ha ganado para algunos diseños de transporte de carga pesada, y es particularmente popular entre los militares, donde es posible que tengan que operar en pistas de tierra y necesiten levantar las alas del suelo. , y donde se desea un tren de aterrizaje corto.

^{CG Galaxy en el despegue -- Crédito de la foto: USAF}

El anédrico está bastante exagerado en la foto superior.

Si buscas fotos del Mriya en vuelo, las alas están más o menos niveladas. En tierra, con el combustible completo, las alas con 3 motores cada una son pesadas y se doblarán mucho. El B-52 tiene un problema similar, hasta el punto de que tiene ruedas estabilizadoras cerca del final de las alas para evitar que raspen el pavimento.

Tanto la ubicación del ala alta como el barrido hacia atrás aumentan la estabilidad de balanceo. Demasiada estabilidad al balanceo no solo reduce la maniobrabilidad, sino que es probable que provoque un balanceo holandés, por lo que se agrega anhedral para compensar.

Los aviones con alas altas pero sin barrido generalmente no tienen anédrico ni diédrico.

Editar: aquí hay una discusión sobre estabilidad, diedro y rollo holandés , aunque en el contexto de los planeadores RC.

No es inusual que un diseño de avión de carga dedicado tenga un diseño de ala montada en altura. Permite que el fuselaje del avión se asiente más bajo en la pista mientras mantiene la distancia al suelo para los motores y las puntas de las alas.

También hace que sea más fácil permitir que la puerta de carga se abra en vuelo sin comprometer la integridad estructural porque la fuerza principal del fuselaje proviene de la columna vertebral en la parte superior donde se unen las alas y la cola.

Mirando la lista de aviones de transporte militar , la mayoría usa el mismo diseño de ala. Las únicas excepciones son aquellas basadas en un avión civil.

El ala es tan larga que se doblará significativamente cuando se apliquen fuerzas de sustentación. Por lo tanto, existe un ángulo anédrico inicial para corregir parte de esta flexión, ya que sin él, el diedro resultante en situaciones de gran sustentación sería excesivo y provocaría una falta de control de balanceo.

Parte de la razón para usar un ala anédrica en un avión de carga es que, a gran velocidad, las alas se levantan y se estiran hacia afuera. Si nos fijamos en el B-52, las alas son tan largas que, aunque necesitan los estabilizadores cuando están en el suelo, las alas se ensanchan durante el vuelo.

Es interesante que algunos de los aviones más ligeros del mundo (alas delta de ala flexible y "triciclos" motorizados) tengan una configuración anédrica similar a la del enorme An-225. La razón en el caso del ala delta es mantener una buena respuesta de balanceo incluso en presencia de deslizamiento lateral debido a una guiñada adversa. Es decir, para mantener el "diedro efectivo" general del ala, el par de balanceo generado por el deslizamiento lateral, cerca de cero en la parte de la envolvente de vuelo donde el manejo es más crítico, a pesar del hecho de que la geometría del ala en flecha o delta contribuye un torque de balanceo de tipo diedro en presencia de deslizamiento lateral.

En un ala delta moderno, el piloto cuelga libremente de una correa conectada cerca del CG, por lo que cuando no está ejerciendo una fuerza con sus músculos, su peso actúa efectivamente en el CG, por lo que no existe el "efecto péndulo". debajo del centro de arrastre del ala) ni la interferencia aerodinámica entre el fuselaje y el ala (ver https://www.av8n.com/how/htm/roll.html#sec-other-slip-roll ) que contribuyen a cambiar el " diedro efectivo" en la dirección positiva en un avión de ala alta como el An 225.

Con un avión de carga moderno, la guiñada adversa puede controlarse bien por otros medios, pero un exceso de "diedro efectivo" (acoplamiento de deslizamiento y balanceo) debido al barrido, el centro de gravedad bajo y la colocación del ala alta aún podría crear un manejo desagradable en fuertes vientos cruzados, y podría contribuir a las oscilaciones del rollo holandés. También podría haber consecuencias adversas si el piloto no logra evitar que la aeronave se desvíe lateralmente hacia el flujo de aire ante la pérdida de potencia de uno o más motores. (Vea el comentario relacionado dentro de esta respuesta a otra pregunta: https://aviation.stackexchange.com/a/56481/34686 )

Al pensar en la estabilidad de balanceo, es importante recordar que el acoplamiento deslizamiento-balanceo, es decir, un "diedro efectivo" positivo, es una parte clave de la estabilidad de balanceo y es la razón por la que un avión de ala alta tenderá a ser más estable ( o menos inestable), en términos de estabilidad al balanceo o estabilidad en espiral, que un avión de ala baja diseñado exactamente con la misma forma física del ala, incluido el ángulo diedro. El ala alta también será más fácil de maniobrar en giros inclinados usando solo el timón, a través del acoplamiento deslizante. (Un ejercicio divertido para probar: pregúntese "¿podría aterrizar este avión si el yugo de control se cayera?") Pero el avión de ala alta será menos agradable de manejar con fuertes ráfagas de viento cruzado y sufrirá una mayor penalización en la velocidad de balanceo. si el piloto no

Si no me equivoco, las respuestas anteriores afirman que un centro de masa alto desestabiliza la aeronave, lo que puede evitarse con el diseño anédrico de las alas.

En tal situación, debe recordarse que el An-225 fue diseñado para transportar el transbordador espacial ruso buran.