¿Por qué no importa si la cola produce sustentación o carga aerodinámica para la posición del punto neutral?

Estoy realmente luchando por saber qué representa el punto neutral y de qué depende.

En este enlace podemos ver cómo se calcula el punto neutral. Usan las áreas del ala y la cola y la distancia entre el centro aerodinámico (L) para determinar la posición del punto neutral (D). El cálculo se establece como la elevación de la cola. (Así que el cálculo es el mismo como si tuvieras que encontrar el punto de apoyo en el balancín...)

¿Qué pasa si la cola produce carga aerodinámica (lo que suele ser el caso). Si esta cola en mi ejemplo produce carga aerodinámica, el punto neutral se moverá hacia la izquierda, en una posición completamente diferente.

¿El punto neutral depende del cambio de las fuerzas aerodinámicas en el ala y la cola, por ejemplo, cuando cambia la incidencia de la cola, etc.?

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Si coloco el avión en posición vertical para eliminar el torque por gravedad, conéctelo con la junta para que pueda girar, ahora debe encontrar un lugar en el avión que no gire (el momento es cero) cuando esté sujeto al flujo de aire.

¿Este lugar es un punto neutral?

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Respuestas (1)

El punto neutral es la ubicación longitudinal del punto de referencia del momento donde el momento de cabeceo no cambiará con un cambio en el ángulo de ataque. Puede definirse para un ala sola o para todo el avión.

Por supuesto, un cambio en la incidencia de la cola también cambiará el momento de cabeceo alrededor del punto neutral. Pero eso no viene al caso: la característica especial del punto neutral es su neutralidad con respecto a los cambios en el ángulo de ataque.

Matemáticamente hablando: Si la pendiente del momento de lanzamiento sobre el ángulo de ataque es cero, el punto de referencia para este momento es el punto neutral. Si elige un punto diferente delante del punto neutral, la pendiente se volverá negativa (lo que caracteriza una configuración estable) y viceversa. El punto neutral depende de la derivada del momento de cabeceo sobre el ángulo de ataque, por lo que no importa su valor absoluto . Lo que cuenta es el cambio con el ángulo de ataque .

Si el centro de gravedad coincide con el punto neutro, el avión tiene una estabilidad longitudinal neutra. De ahí el nombre.

Todo esto es válido solo en el rango de flujo adjunto. Si hay una separación masiva, todas las apuestas están canceladas.

¿El punto neutral debe cambiar si la cola produce carga aerodinámica o sustentación? El cálculo en mi publicación usa el área de forma en planta del ala y la cola y las distancias entre AC para encontrar la posición del punto neutral. Es el mismo cálculo si dos personas están en el balancín y debe encontrar dónde está el punto de apoyo. situado.
@ EBV821, no, porque no depende de qué elevación se produce en un ángulo de ataque específico, solo cómo cambia cuando cambia el ángulo de ataque.
@JanHudec Entonces, ¿el punto neutral no es un lugar donde el momento causado por todas las fuerzas aerodinámicas es cero? Entonces, si sostengo el avión en el punto neutral y rechazo el par de torsión por gravedad, ¿el avión girará alrededor de ese lugar? (Mire mi "prueba" en la parte inferior de la publicación )
@ EBV821 la mayoría de los aviones rotarían, sí.
@PeterKampf Hablando matemáticamente: si la pendiente del momento de lanzamiento sobre el ángulo de ataque es cero ¿Para qué rango de AoA? Si AoA es de 45 o 90 grados, habrá un gran cambio en el momento de lanzamiento alrededor del punto neutral... ¿No es así?
@EBV821 para el rango de AoA donde la sustentación crece linealmente con AoA, es decir, aproximadamente antes del inicio de la pérdida en cualquiera de las superficies.
@JanHudec "la mayoría de los aviones rotarían, sí" Todos los aviones que producen carga aerodinámica en la cola rotarán en mi "prueba". El avión no rotará si la cola produce suficiente sustentación para coincidir con el "punto de apoyo".
@ EBV821, sí, todos los aviones que producen carga aerodinámica lo harían. Pero podría construir uno que sea neutralmente estable y eso no lo haría. Nadie hace eso en la práctica porque la estabilidad estática es útil en la mayoría de los casos y la inestabilidad distinta es útil en el resto.
@EBV821 Me vuelves loco con tantas preguntas. Por favor, lea las respuestas con más atención.
@PeterKämpf, ¿es justo describirlo como una especie de "efecto de veleta vertical", siendo el a / c C de G el "eje de pivote" de una veleta y el NP equivalente al centro aerodinámico de las aletas de la veleta? Sé que es una simplificación excesiva y tal vez solo lleve a otra madriguera de conejo, pero con el propósito limitado de describir la reacción del tono a los cambios en AOA, podría ayudar con las visualizaciones mentales de las personas.
@JohnK: Sí, la analogía de la veleta es correcta. El ala y la cola producen sustentación para compensar la gravedad, pero esa fuerza constante desaparecerá al mirar la derivada sobre AoA, porque solo cuentan los cambios, no el valor absoluto de las fuerzas.
@ EBV821, creo que puede estar confundido debido a que no comprende completamente la diferencia entre las fuerzas estáticas y su equilibrio, y las tasas dinámicas de cambio de esas fuerzas. Imagine un rodamiento de bolas con un agujero perforado, deslizándose sobre un cable. Si el cable tiene la forma de una montaña, hay un solo punto (en la parte superior) donde se equilibrará y todas las fuerzas serán estables. Cualquier perturbación hará que se deslice colina abajo. Porque el CAMBIO en la fuerza cuando mueves la pelota ligeramente, está en la misma dirección que el movimiento.
Si el alambre tiene la forma de una letra "U", otoh, una ligera perturbación se corregirá sola, ya que el CAMBIO en la fuerza tiene la dirección opuesta al movimiento resultante. Ahora agregue un fuerte campo magnético empujando (o tirando) del cojinete de bolas a lo largo del cable. La fuerza magnética cambiaría a medida que la bola se acerca o se aleja del imán. El CAMBIO en las fuerzas a medida que la bola se mueve es lo que determinaría el punto neutral, NO las fuerzas reales. Esto es análogo al CAMBIO en las fuerzas aerodinámicas a medida que el AOA cambia debido a pequeños cambios en el ajuste o la potencia de la aeronave, o lo que sea.
@CharlesBretana Gracias. Aquí encuentro conferencias y explicaciones sobre estabilidad: nptel.ac.in/courses/101/104/101104062 ........ youtube.com/…
¿Por qué no importa si la cola produce sustentación o carga aerodinámica para la posición del punto neutral?
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