¿Por qué un planeador tendría lastre de agua? Si intenta mantenerse en el aire sin motor, ¿no sería mejor que fuera lo más ligero posible?

La masa no afecta la distancia máxima, solo la resistencia máxima.

Por ejemplo, imagina dos aviones idénticos A y B: A pesa 50 kg menos que B. Suponiendo que no haya viento (horizontal/vertical) y la velocidad del mejor planeo, ambos planeadores aterrizarán exactamente en el mismo lugar.

Sin embargo, el avión más ligero A llegará más tarde que B, ya que la velocidad de mejor planeo es menor que para B. En conclusión, se puede decir que la masa adicional solo aumenta la velocidad de crucero, pero no la distancia de viaje.

Las competiciones de planeadores son la mayoría de las veces una ruta que tienes que volar en el menor tiempo posible. Eso significa que si tienes una mayor velocidad de mejor planeo, puedes volar más rápido en las competiciones.

El único inconveniente de tener un peso más alto es que la tasa de sustentación en las térmicas disminuirá y, debido a la mayor velocidad, es más difícil centrar las térmicas.

Hasta cierto punto, también es posible cambiar el centro de gravedad (CG) con la carga adicional. Cuanto más lejos esté del límite de popa, mayor será su distancia máxima. Esto se debe a que tendrá menos fuerza descendente del estabilizador requerido. (Si el centro de gravedad está en el límite frontal, deberá tirar de la palanca de control para volar nivelado, por lo tanto, tendrá más resistencia). Sin embargo, creo que esto es un efecto secundario más bien positivo y la mayoría de las veces el agua se usa para volar más rápido.

Fuente: Soy piloto de planeador y actualmente realizo mi entrenamiento ATPL.

Además de las otras respuestas, veamos este diagrama L/D(=E) del tentador DG-1000 de DG Flugzeugbau (pero no temas, es cierto para todos los planeadores):

La mejor relación L/D es igual para diferentes cargas alares, pero ocurre a diferentes velocidades: cuanto mayor es la carga, mayor es la velocidad. También puede ver que la velocidad mínima/de bloqueo también es mayor para cargas más altas.

El siguiente diagrama muestra la curva polar :

Puede ver que la tasa de caída mínima se produce con la carga más ligera. Cuanto más pesada sea la carga, más tiempo tendrás que dar vueltas en la misma térmica para ganar altura.

La carga es una compensación entre una velocidad promedio más alta y una escalada menos eficiente. En caso de térmicas fuertes y/o largos intervalos de planeo, el óptimo se mueve hacia más, en condiciones débiles hacia menos o sin lastre. Lo bueno es que puedes verter el agua con bastante rapidez (también parcialmente), por lo que en una competición normalmente tiendes a llenar (y tirar por si acaso) en lugar de empezar ligero (¡el Quintus , por ejemplo, puede llevar hasta 250 litros!)

El lastre de popa en el plano de cola vertical a veces se usa para equilibrar un centro de gravedad delantero causado por el agua en las alas; dependiendo de su barco, el vertido parcial puede ser problemático.

Por supuesto, hay muchas filosofías y debates tácticos sobre la disputa de "agua o no agua", pero una vez que hayas alcanzado un barco idéntico, más liviano, con las alas llenas y sin pérdida de altura, puedes ver lo divertido que puede ser el lastre (hasta que la siguiente térmica, eso es).

Estoy sintonizando con más de 3 años de retraso porque no estoy completamente satisfecho con las respuestas aquí. Sí, Lnafziger, cuando quieras permanecer despierto el mayor tiempo posible, el avión debe ser lo más ligero posible. Pero a veces es necesario bajar rápido: aquí es cuando se agrega agua de lastre.

La fuerza tiene razón: el agua de lastre lo acelera todo. Pero hay más.

Además, StallSpin tiene un buen punto: una mayor carga alar equivale a menos molestias por las ráfagas.

Pero hay dos puntos que también deben ser considerados:

1. Mayor velocidad significa mayor número de Reynolds. Dado que este número muestra la relación entre las fuerzas de inercia y las viscosas, significa que el arrastre por fricción es relativamente menor . La consecuencia es que el planeador con mayor carga alar realmente vuela un poco más lejos que el planeador ligero cuando ambos vuelan a su mejor velocidad L/D. La diferencia no es enorme, pero le da al barco más pesado otra ventaja de velocidad cuando puede dejar la última térmica un giro antes que el planeador más ligero.

   Pero el número de Reynolds más alto hace una diferencia aún mayor a baja velocidad: el control de balanceo mejora mucho con lastre de agua. En el rango del número de Reynolds típico para el ala exterior de un planeador a baja velocidad (mucho menos de un millón), el aumento de velocidad mejora notablemente la resistencia a la entrada en pérdida y la potencia de control.

_{Coeficiente de arrastre por fricción de una placa plana sobre el número de Reynolds ( fuente de la imagen ). La curva de un planeador está entre la totalmente laminar y la totalmente turbulenta. Tenga en cuenta los ejes logarítmicos dobles.}

2. Tácticas: El agua de lastre se utiliza sobre todo en las competiciones, y cuando varias aeronaves comparten una térmica, cada piloto espera a que los demás vuelen a la siguiente térmica. Observar a los demás le dice cuál es la mejor ruta para perder la altitud mínima. Esto hace que incluso los pilotos más altos de la térmica abran sus frenos de velocidad, solo para evitar salir primero de la térmica. Con lastre de agua, la velocidad de ascenso se reduce (una caída más alta y un radio de giro más grande conspiran para reducir significativamente la velocidad de ascenso del planeador), por lo que el piloto con lastre de agua incluso tendrá una ventaja táctica en la fase de ascenso al volar un barco más pesado.

La respuesta de Force es más o menos la respuesta, pero también considere que masa = inercia. Si pesas más, es menos probable que te moleste alguna fuerza externa (turbulencia). Un avión más ligero es más maniobrable pero también rebota mucho.

Sin embargo, no puedo comentar cuánto efecto tienen los balastos en cuestión en esto para un planeador.

La respuesta de Force es muy buena. Pero la afirmación "la masa adicional solo aumenta la velocidad de crucero, pero no la distancia de viaje", válida para cualquier planeo, no tiene en cuenta el hecho de que las condiciones adecuadas para volar normalmente existen durante un tiempo limitado cada día, por lo que aumentar la velocidad de crucero definitivamente aumenta la distancia.

El punto de StallSpin sobre el efecto reducido de la turbulencia en un planeador con balasto es significativo. Esto se ve mejor al volar una cresta, que con viento fuerte puede ser muy accidentado. El planeador con lastre, al sufrir menos aceleración impuesta por el aire agitado, puede volar más rápido y más bajo, donde la componente de viento horizontal es menor, lo que requiere un ángulo de cangrejo más pequeño.

Otro factor que las respuestas existentes no mencionan: si está volando solo un planeador de dos plazas, es posible que desee agregar lastre para corregir su centro de gravedad.

Los planeadores son livianos, por lo que una persona desaparecida puede tener un efecto significativo en el centro de gravedad. Los biplazas están optimizados para volar con dos personas a bordo. Incluso he visto cómo se usaba lastre de plomo en la punta de un planeador cuando un aprendiz muy delgado y pequeño volaba con un instructor corpulento en el asiento trasero.

Además de todo el buen contenido en todas las otras buenas respuestas, se debe hacer un punto más: cuando la masa de aire se mueve horizontal y/o verticalmente, la tasa de planeo sobre el suelo es diferente a la tasa de planeo a través de la masa de aire y, por lo tanto, la relación de planeo sobre el suelo es diferente a la relación L/D.

Cuando se planea con viento de frente, la relación de planeo máxima que se puede obtener en relación con el suelo es mayor cuando el planeador es pesado que cuando es liviano . Puede verificar esto fácilmente por sí mismo: comenzando con el segundo diagrama en esta respuesta relacionada , extienda el eje horizontal hacia la izquierda lo suficiente como para incluir el origen del gráfico. Ahora pon tu lápiz en el punto (x=50 kph, y=0). A partir de este punto (x = 50 kph, y = 0), la pendiente de una línea trazada tangente a la curva de velocidad aerodinámica versus tasa de caída es la relación de planeo más alta que se puede obtener con un viento de frente de 50 kph en el aire que no es ni ascendente ni descendente. hundimiento. Puede ver que la línea trazada tangente a la curva con balasto es más plana (es decir, tiene menos pendiente) que la línea dibujada tangente a la curva sin balasto.

Cuando consideramos que cuando un planeador vuela una tarea que regresa al punto de partida en un día ventoso, invariablemente pasa más tiempo volando con un componente de viento de frente que con un componente de viento de cola, este no es un punto trivial.

Naturalmente, este efecto es aún más pronunciado si dibujamos nuestra línea tangente desde (x=100 kph, y=0), que representa la mejor tasa de planeo alcanzable cuando se vuela contra un viento de frente de 100 kph.

Cuando se vuela en pendiente con un planeador en miniatura controlado por radio con viento fuerte, no es raro encontrar condiciones en las que un planeador con carga ligera tiene dificultades para avanzar y simplemente se hunde casi verticalmente hasta el suelo, mientras que un planeador con carga pesada. La versión del mismo avión puede volar mucho más cerca del ángulo de ataque L/D máximo y, por lo tanto, puede correr hacia adelante a alta velocidad mientras mantiene la altitud o asciende.

De manera similar, si tomamos el gráfico discutido anteriormente y extendemos el eje y hacia arriba para que se extienda a valores positivos para y, y comenzamos a dibujar nuestra línea tangente desde el punto (x=0, y=.2 m/s), podemos encontrar la relación de planeo más alta que se puede obtener en relación con el suelo en presencia de una corriente descendente de 0,2 m/s y cero viento de frente/de cola. De nuevo, la línea trazada tangente a la curva con balasto es más plana (es decir, tiene menos pendiente) que la línea trazada tangente a la curva sin balasto. En una corriente descendente, la relación de planeo máxima que se puede obtener con respecto al suelo es mayor cuando el planeador es pesado que cuando es liviano.Dado que el aire entre las térmicas a menudo se hunde hasta cierto punto, este tampoco es un punto trivial. Un caso en el que es más probable que un piloto de planeador esté interesado en maximizar su índice de planeo sobre el suelo es cuando está volando en aire hundido, y en esta situación el lastre ayuda.

Se puede usar el mismo método para encontrar la relación de planeo máxima obtenible en relación con el suelo en el aire que se hunde e incluye un componente de viento en contra. En este caso, el lastre realmente ayuda mucho: la tasa máxima de planeo obtenible en relación con el suelo será mucho mayor en el planeador con lastre que en el planeador sin lastre.

Un punto que no se menciona explícitamente en otras respuestas es que en un día de gran vuelo, nadie vuela en el mejor de los casos L/D. Supongamos que el ascensor es fuerte y subir no es un problema. Lastre hasta max bruto. Navega entre térmicas a 100 nudos. La tasa de caída a la misma velocidad aerodinámica será mucho mayor si no se lleva lastre.

Puede ver esto fácilmente revisando los diagramas polares proporcionados en esta respuesta relacionada . Mire el segundo diagrama: el gráfico de la tasa de caída versus la velocidad del aire para tres cargas de ala diferentes. 100 nudos son unos 180 kph. Con la carga más pesada, la tasa de caída a esta velocidad es de 1,8 m/s, y con la carga más ligera, la tasa de caída a esta velocidad es de 3 m/s. Esa es una tasa de caída 66% más alta.

Cuando se vuela a una velocidad determinada que está muy por encima de la mejor velocidad L/D, el lastre de hecho aumenta la distancia compensada por la misma pérdida de altitud.