¿Por qué/cómo es aerodinámicamente estable una configuración de paracaídas de plano descendente?

Una de las situaciones más peligrosas posibles en el paracaidismo es el llamado plano descendente , donde se despliegan tanto el paracaídas principal como el de reserva, y se desplazan hacia los lados del paracaidista hasta quedar esencialmente de lado, así:

Simulación de una situación de plano descendente

(Imagen de la Marina de los Estados Unidos, a través de Wikimedia Commons ; esta es en realidad una simulación de un avión descendente, con dos paracaidistas y solo un paracaídas por paracaidista, en lugar del trato real, que implicaría que ambos paracaídas se desplegaran desde un solo paracaidista, pero ilustra muy bien la configuración.)

Esto reduce el área transversal total (visto por el flujo de aire) del conjunto paracaidista-paracaídas, provocando que dicho conjunto acelere hacia abajo a velocidades superiores a las óptimas, por lo que una situación de plano descendente es peligrosa.

Sin embargo, está lejos de ser obvio cómo un avión descendente sería aerodinámicamente estable; incluso cuando están virtualmente de canto, cada uno de los paracaídas abiertos aún tiene un coeficiente de arrastre muy alto, 1 una masa bastante baja y (como resultado) un coeficiente balístico muy bajo , 2 mientras que el paracaidista sujeto a los paracaídas tiene un coeficiente de resistencia bastante bajo coeficiente de arrastre, una masa mucho mayor (en relación con sus paracaídas) y, en consecuencia, un coeficiente balístico muy alto . Como tal, el paracaidista debería tender a arrastrarse por delante de los dos paracaídas, con las fuerzas aerodinámicas sobre el último tirándolos hacia arriba .centro, a menos que todo el shebang esté girando lo suficientemente rápido sobre su eje vertical para que la fuerza centrífuga hacia afuera en las cubiertas de los paracaídas supere la fuerza de arrastre hacia arriba en dichas cubiertas, lo que requeriría una velocidad de giro lo suficientemente alta como para ser letal incluso sin tener en cuenta las fallas del paracaídas. cuenta.

¿Qué es lo que supera estas fuerzas aerodinámicas en los paracaídas y hace que un plano descendente sea aerodinámicamente estable?

1 : aunque mucho más bajo que cuando está de frente.

2 : Una medida de la falta de afectación relativa por la resistencia aerodinámica de un objeto que se mueve a través de una atmósfera de composición dada.

3 : Sin juego de palabras.

Respuestas (3)

Ambos paracaídas se tiran directamente hacia abajo desde un solo punto. Eso significa que el flujo de aire relativo, o ángulo de ataque, es hacia arriba. El ascensor es perpendicular al AOA. Incluso si los paracaídas se estancan a cerca de 90 grados AOA al principio, todavía se produce un poco de sustentación, que actúa a 90 grados del AOA, creando un componente de empuje neto que hace que las cúpulas se alejen unas de otras. reduciendo el AOA a medida que se arquean hacia abajo, y a medida que se desestacionan más por el AOA reductor, la fuerza de sustentación con el componente de empuje neto perpendicular al AOA se vuelve más fuerte, alejándolos entre sí con más fuerza y ​​se arquean un poco más.

Eventualmente, a medida que se mueven hacia los lados, el AOA continúa disminuyendo y, por lo tanto, el componente de empuje neto de la fuerza de sustentación disminuye, hasta que es lo suficientemente pequeño como para equilibrarse con el arrastre de los pabellones.

Si las marquesinas vuelven a subir, AOA sube, la sustentación sube y el componente de empuje neto sube, empujándolos hacia abajo en su arco. Si se mueven más hacia abajo, el empuje neto del componente de sustentación disminuye lo suficiente como para que la resistencia lo supere y mueva las marquesinas hacia arriba. En algún lugar allí, todo se equilibra. Estás en una condición de equilibrio estable.

... Entonces, ¿cómo una cometa puede elevarse contra el viento?
Siempre que la cometa esté en un ángulo menor que la vertical, el viento que la golpea, digamos en un ángulo de ataque de 70 grados, dará como resultado que se realice alguna sustentación, incluso si está completamente estancada, solo por el aire que golpea la superficie inferior y se desvía. desviado. La fuerza de sustentación neta está hacia atrás y ligeramente hacia arriba; el componente de fuerza de popa está aplicando tensión a la cuerda, y el componente de fuerza de arriba, aunque pequeño, es suficiente para levantar la cometa verticalmente y, a medida que sube, el AOA cae y obtiene más sustentación hasta que alcanza el equilibrio sustentación/resistencia.

Parece que cada paracaídas tenderá a adoptar una posición en la que una línea trazada desde el paracaidista a través del centro de presión del paracaídas esté detrás de una línea trazada a través del paracaidista perpendicular al viento relativo, en un ángulo igual a L/D relación del paracaídas. Cuanto mayor sea la relación L/D del paracaídas, más cerca de "sobre la cabeza" puede estar el paracaídas, en el marco de referencia del paracaidista que cae con su cuerpo colocado horizontalmente como se muestra en la foto. Cuanto mayor sea la relación L/D de una cometa en una cuerda, más cerca puede acercarse su posición de estado estable a una posición directamente "sobre" el volador de la cometa. Pero un plano descendente estable debería ser posible incluso con paracaídas con una relación L/D bastante baja; los paracaídas simplemente no se colocarían casi uno frente al otro como en el caso de la foto. Esto sería análogo a una cometa con una mala relación L/D volando en una posición que está lejos de "sobre" el volador de la cometa. La velocidad de dicho plano descendente tendería a ser menor que la del plano descendente ilustrado en la fotografía.

(Un diagrama ayudaría. PD: esta respuesta aparentemente se estaba escribiendo y publicando simultáneamente con la otra respuesta reciente--)

Los paracaídas están en una posición de elevación alta, tirando uno frente al otro y sosteniendo así al paracaidista. Si el paracaidista cae más bajo, tira de los paracaídas a un AOA más alto, lo que da más sustentación, y hace que el paracaidista vuelva a subir. Por lo tanto, es estable.

Si los paracaídas se tiran a un ángulo de ataque más alto y más elevado, ¿no debería eso dar como resultado que ellos (los paracaídas) se tiren aún más fuertemente hacia el punto muerto superior y se muevan aún más por encima del paracaidista?
@Sean Para un avión (como un paracaidista) que se mueve directamente hacia abajo por el aire, la sustentación es la fuerza aerodinámica horizontal y la resistencia es la fuerza aerodinámica vertical. (Esto es por las definiciones de las palabras "levantar" y "arrastrar"). Entonces, en este caso, sustentación significa que los dos paracaídas se alejan directamente el uno del otro.
¿Por qué/cómo es aerodinámicamente estable una configuración de paracaídas de plano descendente?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v