¿Por qué los hermanos Wright tomaron medidas para aumentar la cantidad de área de superficie vertical frente al CG en algunos de sus aviones?
¿Podría esto haber mejorado las características de vuelo de alguna manera que no se podría haber logrado reduciendo ligeramente el tamaño de la aleta vertical montada en la popa o el timón de movimiento total?
(Fin de la pregunta real)
Contenido complementario que puede ayudar a informar una respuesta:
Si el objetivo fuera una disminución en la estabilidad de la "veleta" 1 , ¿no habría dado el mismo resultado la reducción del tamaño de la aleta vertical o del timón detrás del CG, con menos resistencia?
Si el objetivo era evitar el deslizamiento lateral, ¿no sería contraproducente aumentar el área de superficie vertical delante del CG? ¿El aumento de la superficie vertical detrás del CG no habría dado el resultado deseado?
¿Tenían los Wright la noción de que los deslizamientos laterales eran causados en parte por la gravedad que intentaba "tirar" de un avión inclinado lateralmente a través del aire hacia la punta del ala baja, mientras que el avión tenía un área lateral insuficiente para resistir este "tirón"? Si es así, ¿no habría sido esta una noción errónea de la causa fundamental de los deslizamientos laterales y del equilibrio de fuerzas en un giro sin deslizamiento (coordinado)?
¿O los hermanos Wright tenían alguna idea de que era deseable maximizar la fuerza lateral generada durante un deslizamiento lateral por alguna otra razón? Si es así, ¿esta concepción realmente tiene algún sentido desde una perspectiva moderna?
¿Tenían los hermanos Wright un concepto erróneo de la naturaleza básica de la inestabilidad en espiral, lo que los llevó a sospechar erróneamente que un aumento en la fuerza lateral generada por el deslizamiento lateral, en lugar de una disminución en la estabilidad de la "veleta" junto con un aumento en diedro, sería lo más importante? enfoque productivo para hacer que un avión sea menos propenso a "torcerse" en un giro más pronunciado?
Los Wright dejaron muchas cartas y otras notas escritas, por lo que debería ser posible responder a estas preguntas con cierto grado de autoridad.
Citas relacionadas de fuentes externas:
"1905 Flyer III: "intermitentes" semicirculares [verticales] entre las superficies del canard evitan que la nariz caiga en un giro. Con este avión, los Wright pudieron volar hasta que se agotó el combustible. En 1908, se adaptaron el Flyer para llevar al primer pasajero del avión". -- De http://www.wright-brothers.org/Information_Desk/Just_the_Facts/Airplanes/Wright_Airplanes.htm
"El accidente convenció a los Wright de hacer cambios radicales en el diseño de la aeronave. Casi duplicaron el tamaño del elevador (delante) y el timón (detrás) y los movieron aproximadamente el doble de la distancia desde las alas. Agregaron dos paletas verticales fijas ( llamados "anteojeras") entre los elevadores para servir como estabilizadores y ayudar a prevenir la tendencia del Flyer a resbalar o deslizarse hacia los lados en un giro". -- de http://www.wright-brothers.org/Information_Desk/Just_the_Facts/Airplanes/Flyer_III.htm
Ejemplos fotográficos:
1) http://wrightbros.org/History_Wing/Wright_Story/Airplane_Business/Airplane_Business_Intro_images/1911_Exp_Glider.jpg , de http://wrightbros.org/History_Wing/Wright_Story/Airplane_Business/Airplane_Business_Intro.htm
2) http://www.wright-brothers.org/Information_Desk/Just_the_Facts/Airplanes/Wright_Airplane_images/1905_Flyer_III/1908_Flyer_III_at_Kitty_Hawk.jpg , de http://www.wright-brothers.org/Information_Desk/Just_the_Facts/Airplanes/Flyer_III.htm
3) http://www.wright-brothers.org/Information_Desk/Just_the_Facts/Airplanes/Wright_Airplane_images/1905_Flyer_III/1905_Flyer_before_rebuild.jpg , de http://www.wright-brothers.org/Information_Desk/Just_the_Facts/Airplanes/Flyer_III.htm
4) http://www.wright-brothers.org/Information_Desk/Just_the_Facts/Airplanes/Wright_Airplane_images/1907_Model_A/1909%20Launch%20in%20Italy.jpg , de http://www.wright-brothers.org/Information_Desk/Just_the_Facts /Aviones/Modelo_A.htm
5) http://wrightbros.org/History_Wing/Wright_Story/Airplane_Business/Airplane_Business_Intro_images/Vin_Fiz_Takes_Off.jpg , de http://wrightbros.org/History_Wing/Wright_Story/Airplane_Business/Airplane_Business_Intro.htm
6) http://www.wright-brothers.org/Information_Desk/Just_the_Facts/Airplanes/Wright_Airplane_images/Model%20CH/1913_CH_at%20anchor.jpg , de http://www.wright-brothers.org/Information_Desk/Just_the_Facts/Airplanes /Wright_Airplanes.htm
Notas al pie --
1-- En esta pregunta, "estabilidad de la veleta" se usa para significar "estabilidad de guiñada", es decir, "estabilidad direccional". No se pretende implicar que una aeronave en vuelo "sienta" el viento meteorológico externo, aparte del efecto de ráfagas repentinas.
Addendum-- parece posible que en algunos casos, parte de la motivación para instalar estas superficies verticales puede haber tenido que ver con los experimentos de los hermanos Wright con un sistema de estabilización automática , que incluía un péndulo, que solo daría indicaciones útiles si el la aeronave tendía a generar una cantidad significativa de fuerza lateral cada vez que se inclinaba y giraba. Por lo tanto, la pregunta actual se limita a las aeronaves que no se utilizaron para experimentos con el sistema de estabilización automática y que no recibieron características de diseño específicas con el fin de ayudar a que el sistema de estabilización automática funcione mejor.
Hubo mucha controversia en ese momento sobre si una máquina voladora debería ser estáticamente estable en vuelo. Se sabía que un alto grado de estabilidad significaba que la máquina se sentaría en una posición y sería difícil de maniobrar. Los Wright estaban firmemente del lado de los que creían que para que un avión fuera maniobrable, es decir, controlable, tendría que ser inestable. Por eso pusieron el ascensor al frente. Según su teoría, un gran timón de control en la parte trasera necesitaría una aleta desestabilizadora en la parte delantera para contrarrestar su tendencia estabilizadora.
Cuando Orville estuvo en Inglaterra en 1910, como miembro honorario de la Sociedad Aeronáutica de Gran Bretaña, él y su abogado británico Griffith Brewer actuaron como testigos oficiales del vuelo de certificación del primer avión estable del mundo, el Dunne D.5. Durante el vuelo, Dunne quitó las manos de los controles y escribió en una hoja de papel proporcionada por Brewer, antes de volar un circuito completo y aterrizar cerca de su punto de despegue. Flight publicó un relato y un facsímil de la nota de Dunne. Orville quedó atónito tanto por el uso de elevones por parte de Dunne (¡porque era un biplano barrido sin cola!) como por la capacidad de superficies de control tan pequeñas para tener una capacidad tan grande para controlar la máquina en vuelo. Fue uno de los eventos que llevó a los Wright a abandonar por completo las superficies auxiliares delanteras en esa época.
Las biografías que contienen relatos de las conversaciones de los hermanos Wright en Kitty Hawk mientras desarrollaban el sistema de control de sus primeros planeadores parecen sugerir que tenían cierta confusión sobre la diferencia entre un deslizamiento lateral y una inmersión en espiral. Primero encontraron el problema de la "guiñada adversa" con su planeador de 1902 y agregaron una aleta vertical fija en la parte trasera del avión para contrarrestar esto, pero informaron que esto parecía hacer que el avión fuera aún menos controlable. Una descripción moderna del problema podría ser que la aleta convirtió la aeronave de una propensa a experimentar guiñada adversa y deslizamiento lateral extremos, a una propensa a experimentar inestabilidad en espiral debido al excesoestabilidad direccional y la consiguiente falta de deslizamiento lateral. No está claro que los Wright pensaran alguna vez en el problema en estos términos. La situación se complicó por su elección de utilizar una geometría anédrica en sus primeros planeadores y aviones propulsados, para evitar la tendencia de que el avión rodara a favor del viento cuando lo golpeaba una ráfaga de viento cruzado. Para cuando los Wright estaban agregando área de superficie vertical a algunas de sus aeronaves frente al CG, habían abandonado la geometría anédrica.
Parece poco probable que agregar un área de superficie vertical frente al CG realmente cambiara las características de estabilidad o control de la aeronave Wright de alguna manera beneficiosa que no podría haberse logrado con menos resistencia simplemente reduciendo el tamaño de la aleta vertical montada en la parte trasera o timón que todo lo mueve. De hecho, parece bastante improbable que agregar un área de superficie vertical frente al CG realmente tuviera algún efecto beneficioso sobre la estabilidad o las características de control de la aeronave.
Como regla general, un diseñador moderno nunca tomaría medidas para aumentar intencionalmente la cantidad de área de superficie vertical frente al CG de un avión, a pesar de algunas excepciones exóticas en las que se colocó una superficie de control de timón móvil frente al CG.
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