¿Por qué las ráfagas cambian la velocidad del aire durante el aterrizaje, pero el viraje (que cambia de dónde viene el viento) no lo hace?

Como sabemos, las aeronaves son extremadamente sensibles a las ráfagas durante su etapa final de aterrizaje. Pueden perder velocidad aerodinámica si el viento cambia a cola, y por lo tanto pierden sustentación o necesitan ajustar su empuje para recuperar la velocidad perdida. Por otro lado, sucede lo contrario cuando se encuentra con viento en contra.

Por el contrario, no lo tenemos en cuenta cuando consideramos un avión de combate. Cuando un jet vuela a 20.000 con viento en contra de 50 nudos, gira 90 grados a la izquierda y recibe el viento de la derecha, ¿se considera que hay un cambio en la dirección del viento o porque todo el sistema se está moviendo junto con el avión y el cambio? es más gradual: la aeronave no siente ningún cambio en la sustentación real que se deriva de la verdadera velocidad que siente?

Es una sola pregunta, basada en un concepto erróneo, con tres buenas respuestas. Votación para reabrir.
No veo ninguna razón para rechazar la pregunta. Cuando dice que no incluyó ninguna investigación, debo estar en desacuerdo, ya que pensé que "cuando un avión viaja en una masa de aire, todo es relativo a una masa de aire". Como me he encontrado con varias casas (y tengo más de 5000 horas acumuladas en aviones, esta no es una pregunta tan trivial, especialmente cuando te encuentras con esto en vuelo. Como ejemplo, ayer volando a 39000 'el viento ganó 20 nudos más de la parte trasera: el TAS (y el CAS, por supuesto) disminuyó, y se ordenó a los motores que agregaran empuje hasta que recuperaran la velocidad.
Además, usted, como ingeniero, debe ser consciente de que hacer preguntas que parecen triviales la mayoría de las veces esconde en ellas un debate más serio. Dicho esto, votar negativamente una pregunta es irrelevante en un lugar que debería ser un lugar de debate y búsqueda de la verdad.
Estoy absolutamente de acuerdo con Stav y @Koyovis, ya que esta pregunta se reduce a física y terminología básicas. Es una muy buena pregunta, los alegres menos uno: los muchachos vuelven a ser felices con los gatillos.

Respuestas (4)

Antes de entrar en la pregunta sobre el giro del avión de combate, unas pocas palabras acerca de que los aviones son extremadamente sensibles a las ráfagas durante las etapas finales del aterrizaje. Si esto fuera realmente cierto, ya estaría muerto. En serio. Los aviones son sensibles a las ráfagas durante el aterrizaje, te lo concedo, pero creo que es exagerar más allá de lo razonable decir que es extremo .

Ahora, volvamos a uno de los mitos más persistentes en la aviación:

El mito del giro a favor del viento

El jet en su pregunta no hace un giro completo de viento en contra a viento a favor, pero no importa, la física es la misma que en el mito del giro a favor del viento.

Como dijiste, el avión se mueve junto con la masa de aire. Entonces, para el avión, aerodinámicamente no hay viento de cabeza, lateral o a favor. Solo nosotros en el suelo podemos sentirlo, ya que estamos encerrados en el sistema de coordenadas de la tierra con nuestros pies.

El avión está bloqueado en el sistema de coordenadas de la masa de aire, y mientras la masa de aire en sí misma no experimente aceleración, el avión que vuela en ella puede girar en cualquier dirección y no notará ningún cambio en la dirección del viento.

La dirección del viento está bloqueada en el sistema de coordenadas de la tierra, por lo que en tu ejemplo no hay cambio en la dirección del viento. No para el jet aerodinámicamente hablando, y no en el sentido de la navegación (los cambios de viento relativos, pero de todos modos usas las mismas fórmulas para los cálculos). Lo que cambia es la velocidad con respecto al suelo de la aeronave, y esta es la razón por la que el viento (y especialmente las ráfagas) causa algunas preocupaciones para los aviones que aterrizan. El despegue también se ve afectado, pero no tanto como el aterrizaje.

La respuesta es casi perfecta. Las ráfagas (cambio repentino) afectan la velocidad aerodinámica, no solo la velocidad respecto al suelo. De manera similar, las ráfagas verticales afectan el ángulo de ataque.
¿Puede explicar cuál es la diferencia entre estar bloqueado en una masa de aire y girar dentro de ella, en lugar de que la masa de aire cambie de dirección? Me refiero a la literatura preferiblemente :) He estado volando durante 15 años y nunca pensé en la posibilidad de que un cambio de dirección dentro de una masa de aire pueda causar cambios en la velocidad del aire, pero alguien me hizo preguntarme :)
@ymb1 Cosaré eso (un poco más tarde), un muy buen comentario.
" ..el avión que vuela en él puede girar en cualquier dirección y no notará ningún cambio en la dirección del viento. " Excepto por los cambios en el ángulo de ataque y el ángulo de deslizamiento lateral.
@StavNemirovsky si la masa de aire cambia de dirección y usted no lo hace, puede considerarlo como un cambio en el sistema de coordenadas. Para que la masa de aire cambie de dirección, tiene que experimentar una aceleración en alguna dirección. Mientras tanto, su aeronave se está ajustando al nuevo sistema de coordenadas, al acelerar, es decir, la aeronave y la masa de aire están en diferentes sistemas de coordenadas. Hay algunas cosas buenas sobre los sistemas de coordenadas y la aceleración en el trabajo de Einstein;)
@Koyovis en mi respuesta se basa en la premisa de que el viento no es lo mismo que el flujo de aire relativo. Ver último párrafo.
El ángulo de ataque es momentáneo durante el turno, no relevante para nuestra discusión. Si un avión gira según sus gráficos de rendimiento a una velocidad que mantiene la energía, el ángulo de ataque no es un problema. Sideslip es la nueva dirección en la que el avión tendrá que apuntar para volar en la dirección deseada. Ahora hablemos entonces del flujo de aire relativo. Tal vez ese es el concepto erróneo.
@StavNemirovsky Si cambiamos la pregunta para que sea sobre viento/flujo de aire relativo, sería una pregunta totalmente diferente, lo que daría como resultado respuestas totalmente diferentes. Mantendría esta como está, porque es una buena pregunta, ya que genera discusión/debate y hace que la gente piense. Haría una pregunta completamente nueva sobre el flujo de aire relativo (preferiblemente el flujo de aire, ya que el viento relativo obviamente confunde a las personas). Reformular esta pregunta invalidaría las respuestas y, como tal, creo que estaría en contra de los principios de este sitio.
Ok, tendré que reformularlo. Aunque llevará algo de tiempo :)

Es un cambio en la dirección del viento pero no se considera cizalladura. El cambio en la "dirección del viento" será imperceptible para el piloto y los pasajeros, aparte de un cambio en la velocidad respecto al suelo del avión, e incluso eso solo es detectable con una lectura de la velocidad respecto al suelo.

La próxima vez que vuele, mire su CAS y la velocidad respecto al suelo cuando aumente el viento de cola. Hay una razón por la que hice una pregunta tan fácil :) No es tan fácil.

A altitud y velocidad de crucero, un cambio en el viento casi no es un problema. El cambio de la velocidad del viento (dirección y velocidad) no afectará notablemente la velocidad aerodinámica. Sin embargo, afectará la velocidad respecto al suelo. La cizalladura del viento (un cambio repentino y/o drástico de la velocidad del viento) afectará momentáneamente la velocidad del aire hasta que las fuerzas aerodinámicas que actúan sobre él superen el impulso del avión. Esto será más evidente como turbulencia o pérdida de rendimiento. También es más evidente durante el vuelo lento debido a que está muy cerca del borde de la envolvente de rendimiento. La repentina ganancia y luego la pérdida de altitud cuando se vuela a través de una microrráfaga es un buen ejemplo de ello.

Volar bajo y a favor del viento sobre una montaña es otro buen ejemplo. La repentina ráfaga de viento descendente en el lado de sotavento obligará a su avión a perder altitud. El rendimiento del avión sigue siendo el mismo. La causa es que el avión está volando en una masa de aire (paquete de aire) que se precipita hacia abajo. El avión está listo para el viaje. El piloto se ve obligado a aumentar drásticamente el rendimiento de ascenso del avión a través de la masa de aire para detener su descenso antes de impactar contra el suelo. Como tirar una pecera al suelo. Si el pez no salta hacia arriba, fuera de la pecera, golpeará el suelo con la pecera (no importa que los peces no puedan volar).

Durante el aterrizaje, su velocidad aerodinámica lenta y la proximidad al suelo combinadas con el componente vertical de su impulso hacen que cualquier pérdida de rendimiento sea peligrosa. Podría provocar un aumento repentino en la velocidad de descenso en el momento equivocado o una pérdida si es demasiado lento. Un cambio en la velocidad del viento de 5 a 10 nudos puede tener un efecto en el avión. Es por eso que se alienta a los pilotos a agregar la mitad del factor de ráfaga (la diferencia entre el viento constante y el viento máximo) a sus velocidades de aproximación y aterrizaje.

En su ejemplo, parece que se está concentrando más en los cambios en la velocidad relativa del viento en función de los cambios en el rumbo de la aeronave en lugar de la cizalladura del viento. Eso es diferente. La velocidad aerodinámica de la aeronave seguirá siendo la misma. No habrá pérdida de rendimiento en relación con la masa de aire porque la aeronave está volando EN la masa de aire. Al avión no le importa su desempeño en relación con el suelo a menos que esté en el suelo.

Imagínese esto, está en un B747 vacío, en aire tranquilo, a toda velocidad, cerca de Vne. De repente, alguien suelta una paloma mensajera en la parte trasera del avión. Cuando el pajarito corre hacia el frente del pájaro grande, ¿es supersónico? No. Porque se está moviendo dentro del aire relativamente quieto del B747.

Tu ejemplo al final no es bueno porque estás hablando de un objeto que no experimenta aire exterior. De su respuesta anterior, no estoy preguntando si es peligroso perder velocidad o no durante el crucero, pero ¿cómo cambia la dirección del viento? - afecta la sustentación momentánea de la aeronave, trata de mantener la misma altitud y configuración del motor.
Y según mi experiencia, además de afectar la velocidad respecto al suelo, lo cual es obvio, afecta momentáneamente el TAS y el IAS y demás, hasta que se ajuste correctamente. Al igual que en una cizalladura del viento durante el aterrizaje, en el que, según toda la teoría y la experiencia, primero se encuentra con el frente de la corriente descendente, que es un fuerte viento en contra, lo que hace que el avión gane sustentación y cierre un poco los motores para mantener la velocidad.
Bueno, ese es mi punto. El aire alrededor de la paloma, en el interior del B747, se mueve a alrededor de 0,9 Mach. ¿Se siente como .9 Mach para la paloma? Está dentro de una masa de aire, volando a su propia velocidad personal.
@DeanF. ¡¡¡Tu ejemplo de paloma es excelente!!! Si eso no aclara el dilema de volar en una masa de aire en movimiento, supongo que nada lo hará...
Sí, se entiende... me tomó un tiempo entender realmente la razón de eso. El concepto de velocidad relativa lo entendí claramente, pero desde mi lógica se puede ver que mi concepto erróneo era que al tirar de muchas G, el avión en realidad avanza las partículas en las que viaja, es decir, cambia su centro de referencia. Lo que me ayudó a entender fue algo que leí en un artículo, diciendo que un giro, por rápido que sea, mantiene el equilibrio y todas las masas dentro de un sistema viajan juntas sin cambiar las relaciones entre ellas. Al contrario de digamos, magia.

Está bien, estaba equivocado. Para entender mejor lo que está pasando, además de decir que el avión vuela incrustado en una masa de aire, es más fácil entender que el giro, por muy rápido que sea, mantiene el equilibrio. es decir, no es abrupto en ningún momento, sino una colección y un giro gradual hacia el viento de cola o viceversa. Esto se entiende más fácilmente mirando cada partícula de aire en la que vuela el avión de combate. cada segundo milisegundo etc.- que el avión gira, las partículas viajan con él a la misma velocidad con relación al suelo, haciéndolo moverse en conjunto. La situación sería diferente si la aeronave gira 90 grados en poco tiempo, haciendo que el aire a su alrededor cambie de dirección en poco tiempo, como sucede en una cizalladura o inversión.

Lo mejor es transformar sus dos respuestas en una sola, o eliminar una de ellas.
El punto que falta en esta respuesta es que si un avión de alguna manera pudiera cambiar instantáneamente el rumbo 90 grados, la presión resultante en el costado del avión no sería diferente si el avión estuviera volando en presencia de viento de frente, viento de cola, viento cruzado. , o sin viento.
¿Por qué las ráfagas cambian la velocidad del aire durante el aterrizaje, pero el viraje (que cambia de dónde viene el viento) no lo hace?
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