¿Puede realmente ejecutarse un giro de barril a 1G constante?

Veo que esto se indica de vez en cuando, por ejemplo, en una respuesta a ¿Pueden los aviones grandes hacer acrobacias aéreas como bucles?

Un tonel rodado es una cosa; se pueden realizar con un factor de carga constante de 1 G (suponiendo una autoridad de control suficiente).

Sin embargo, en un tonel ejecutado correctamente, no creo que haya ningún punto en la trayectoria donde la velocidad vertical sea constante. En particular, la entrada y salida de la maniobra requieren transiciones de trayectorias niveladas a ascendentes y de descendentes a niveladas, respectivamente. En estos dos casos, al menos, no veo cómo se puede evitar un factor de carga superior a 1.

Esta guía de IAC establece un máximo en el rango de 2,5 - 3 (y un mínimo de alrededor de 0,5), aunque probablemente no pretende ser un valor mínimo factible.

+1 por pensar mientras lee y traer esto a nuestra atención.
Vídeo obligatorio del té helado de Bob Hoover: youtube.com/watch?v=V9pvG_ZSnCc
Claramente, cuando el morro está por debajo del horizonte y se eleva, la carga G debe ser mayor que uno. Pero no tiene que ser mucho mayor que uno.
@CharlesBretana Creo que tiene razón, aunque también está el problema de mantener 1G mientras está invertido y aún así mantener el eje de toda la maniobra horizontal. Tal vez un barril en forma de pera (estrecho en la parte superior) permitiría eso, y en el video de Tex Johnston haciendo rodar el Boeing -80, eso parece ser lo que hace, aunque es difícil saber si la cámara está girando.
@sdenham, en realidad, me equivoqué un poco en mi comentario anterior, puede eliminar la frase ""la nariz está por debajo del horizonte" Cada vez que la nariz se eleva (o para ser perfectamente precisos, cuando el ángulo de la ruta de vuelo aumenta) la vertical componente de sustentación debe ser mayor que el peso de la aeronave, lo cual es imposible si la aeronave G es menor o igual a uno. F=ma, y ​​si el ángulo de la trayectoria de vuelo aumenta, la velocidad vertical aumenta, por lo que la aceleración vertical es positiva. No puede haber aceleración sin fuerza, por lo que la fuerza vertical total debe ser positiva, es decir, mayor que el peso del avión.

Respuestas (4)

Tienes toda la razón, un factor de carga superior a 1 es imposible de evitar en un giro de barril adecuado. La parte de barril de su nombre proviene de la trayectoria en espiral que la aeronave debe realizar para agregar una aceleración centrífuga que es mayor que la aceleración gravitacional en la parte superior del giro. Esta es la condición para garantizar un factor de carga normal aún positivo en el sistema de referencia de la aeronave durante todo el recorrido. Por lo tanto, en la parte inferior del rollo, la aceleración normal debe ser superior a 2 g.

Me tomé la libertad de editar la respuesta incorrecta. Dado que ha recibido 14 votos a favor en este momento, debería enseñarles a todos aquí una lección sobre cuánto confiar en la cantidad de votos para evaluar la exactitud de una respuesta ;-).

Veo que no has repetido mi error de asignar una unidad a una razón adimensional.
Dices un rollo de barril "adecuado". Bueno, entonces, ¿qué hay de inadecuado? Es decir, contrarrestar (o mejorar, cuando está sobre la cabeza) todas las fuerzas centrífugas mediante una aceleración adecuada, creando efectivamente (creo) una trayectoria curva bastante similar a una espiral. ¿O eso no cuenta como uno?
@PeterA.Schneider: Tal vez a diferencia de un simple giro, también conocido como giro de alerón . Ese artículo de wikipedia tiene un diagrama que compara varios tipos de rollos. Gracias al meme "haz un tonel rodado" de Starfox, muchas personas no saben qué es un tonel rodado real. En los juegos de Starfox, solo puedes hacer un giro de alerón , aunque el juego lo llama giro de barril, y el meme se aplica a cualquier tipo de rotación, que por supuesto en su mayoría no son giros de barril.

Si lo hace, parecería descuidado, ya que la idea de un giro de barril es que el avión gira en un radio constante alrededor de un punto de una de las alas, creando una trayectoria de vuelo helicoidal o en espiral. La parte erecta de la maniobra requeriría alrededor de un factor de carga de 2 g para funcionar correctamente, la sección invertida se reduciría a 1 g más o menos.

La afirmación es cierta en teoría (ahorre algunos detalles matemáticos), pero falsa en la práctica. La versión matemáticamente sólida de la afirmación es:

Se puede realizar un giro de barril con un factor de carga constante de 1+ϵ, donde ϵ es un número arbitrariamente pequeño mayor que cero.

Para facilitar el análisis, podemos reducir un giro de barril a una recuperación de una inmersión:

  1. Comience en vuelo recto y nivelado. Utilice el ascensor para mantener un factor de carga de uno en todo momento.

  2. Empuje la palanca con fuerza y ​​realice un alabeo mientras mantiene un factor de carga de uno.

  3. Durante el giro, la componente vertical del vector de sustentación será menor que la gravedad (a veces incluso negativa). El avión inevitablemente comienza a descender.

  4. Una vez que haya vuelto a nivelar las alas, se encontrará en una inmersión, aún manteniendo un factor de carga de uno.

  5. Recuperarse de la inmersión.

Dos métodos para reducir la aceleración requerida se vuelven inmediatamente obvios:

  • Recupere lentamente, empleando un factor de carga ligeramente mayor que la unidad. En la práctica, la recuperación debe completarse antes de que la aeronave supere la velocidad o impacte contra el suelo, lo cual sucede con bastante rapidez.

  • Realice el giro del alerón rápidamente para minimizar el tiempo en actitud no nivelada. Cuanto menos tiempo pases en el rollo, más lento será el descenso resultante. Si puede realizar la tirada en tiempo cero, no habrá inmersión de la que recuperarse. En la práctica, la velocidad de balanceo de la aeronave es limitada.

Creo que ha presentado un buen caso para la viabilidad de realizar algún tipo de maniobra de alabeo con un factor de carga cercano a 1 en todo momento, no estoy tan seguro de que pueda llamarse un alabeo, al menos según la definición de IAC . Tal vez podría decirse que es un forma degenerada de un rollo de barril en el límite cuando el radio del barril llega a cero y la velocidad de balanceo llega al infinito, pero ¿por qué no llamar a eso un rollo de alerón?
@sdenham: un giro de barril degenerado puede verse como un bucle (con un ligero desplazamiento lateral) o como un giro de alerón (con un ligero sacacorchos), pero no es idéntico a estos, ya que las aceleraciones instantáneas y las velocidades de giro son diferentes. Sin embargo, la clave para un giro de barril de gravedad baja en el mundo real es realizarlo como un giro de alerón y no como un bucle.

En un momento clásico de la historia de los aviones comerciales, Tex Johnson hizo rodar el Boeing Dash 80 (el prototipo del 707) sobre una multitud de clientes potenciales. No una, sino dos veces. Y este fue el primer vuelo del Dash 80 frente al público.

Johnson informó que mantuvo el avión a 1 g durante toda la maniobra, por lo que no presentó tensiones inesperadas en él. Cierto que probablemente no era de calidad acrobática competitiva...

pero, fiel a la intención de Johnson ("vender aviones"), Boeing terminó vendiendo muchos 707.

¿Podría ampliar la física de cómo la entrada y salida de esa maniobra podría haberse logrado en 1G? Si bien es posible que no haya sido un tonel rodado de libro de texto, tiene todas las características esenciales, incluidas las aceleraciones de entrada y salida que menciono en la pregunta.
Puede cancelar la gravedad durante el giro del barril superponiéndolo en un arco parabólico. En algún momento antes y/o después de la tirada, deberá exceder 1G para pasar de/a nivel de vuelo.
La pregunta era si un avión comercial puede ejecutar un giro de barril a 1G. Creo que Tex Johnson respondió esa pregunta de la manera más práctica, haciéndolo. Tenga en cuenta la foto en el artículo vinculado, con el guión 80 invertido sobre Seattle. ¿Cómo es que no es una respuesta a la pregunta?
@aml Esa es una solución ingeniosa, aunque creo que queda bastante claro en el video que esta no es la trayectoria en la que el Sr. Johnston tomó el 367-80. Por otro lado, creo que es muy posible que en su comentario excluyera tácitamente las fases de entrada y salida.
No, Tex Johnson realizó un giro de alerón, no un giro de barril.
¿En serio? Tex Johnson, extraordinario piloto de pruebas, Bill Allen (el presidente de Boeing que realmente se volteó cuando vio eso), y casi todas las demás personas de la aviación que presenciaron esto lo llamaron un tonel rodado. Eso parece una opinión bastante experta.
No, solo hizo un giro de alerón convencional. La mejor garantía de que la maniobra se ejecutará como una maniobra de 1 g en todo momento. Incluso el mismo Johnson se refirió a él de esta manera. Mucha gente confundirá los giros de barril con los giros de alerones; son maniobras separadas.
¿Puede realmente ejecutarse un giro de barril a 1G constante?
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