¿Puede un avión volar hacia atrás si su hélice está en reversa?

¿Volar? No.
Las alas generalmente solo producen suficiente sustentación para mantener una aeronave en el aire cuando el aire fluye sobre ellas en la dirección deseada. Si invierte el flujo de aire sobre el ala (moviéndose hacia atrás en el aire, por ejemplo), el ala ya no producirá la sustentación necesaria y la aeronave "descenderá a una velocidad extremadamente rápida" hasta que se alcance un flujo de aire normal sobre las alas. restaurado (Esa es la forma educada de decir "¡la maldita cosa cae del cielo como una roca!")

¿Moverse? Sí. Al menos en el suelo.
Así lo ha demostrado en más de una ocasión Fat Albert , el C-130 que da soporte a los Blue Angels. Si bien las hélices en sí no se invierten, el paso de las palas se cambia para producir un empuje inverso (frenando la aeronave de la misma manera que lo hacen los inversores de empuje en un motor a reacción y, en este caso, invirtiendo su dirección de viaje).

Tenga en cuenta que hay una excepción notable a la regla de "los aviones no pueden volar hacia atrás", a la que alude el artículo vinculado a Ethan : si la velocidad del viento supera la velocidad de pérdida del avión, es posible que un avión "vuele" a su velocidad mínima. , pero se mueve hacia atrás en relación con el suelo.
Sin embargo, esto es un poco engañoso: el avión todavía piensa que está volando hacia adelante (la velocidad relativa del viento sobre las alas está en la dirección "normal" y la velocidad del aire es lo suficientemente rápida como para crear suficiente sustentación para sostener el vuelo). Simplemente sucede que la velocidad aerodinámica incluye un componente de viento en contra suficiente para dar a la aeronave una velocidad terrestre "negativa" neta .
El P-51 hipotético en su pregunta requeriría vientos sostenidos de aproximadamente 83 nudos para que este truco funcione (generalmente lo llamamos huracán), pero algo como un Piper Cub puede hacerlo a velocidades de viento mucho más razonables.

En resumen, no.

Primero, el ala de un avión está diseñada para producir sustentación en una sola dirección. El flujo de aire que se mueve hacia atrás sobre el perfil aerodinámico no se dirigiría a su alrededor correctamente; el aire que pasa por lo que se supone que es el borde de fuga se dividiría demasiado limpiamente (por lo que podría detenerse con demasiada facilidad) y no sería acelerado tan rápido por la pendiente más suave en lo que se supone que es la parte trasera del ala, reduciendo así levantar. El borde de ataque, ahora el borde de salida, aumentaría la resistencia y reduciría aún más la sustentación, ya que la capa límite se separaría demasiado pronto a lo largo de su curva. En otras palabras, un ala que se mueve hacia atrás produce muy poca sustentación y mucha más resistencia, ambas malas para un avión que intenta mantenerse en el aire.

Además, la mayoría de los aviones propulsados ​​por hélice tienen las cuerdas de sus alas ligeramente inclinadas hacia arriba desde el vector de empuje del motor, lo que proporciona un ángulo de ataque distinto de cero en vuelo nivelado. Esto proporciona más sustentación a costa de una resistencia ligeramente mayor y permite que un avión mantenga la altitud más fácilmente a velocidades de crucero con el morro nivelado. En el "vuelo" inverso, esto terminaría con un ángulo de ataque negativo, reduciendo aún más la sustentación.

Por último, el estabilizador horizontal está diseñado para proporcionar carga aerodinámica en vuelo hacia adelante para contrarrestar un centro de gravedad ligeramente hacia adelante (este diseño básico provoca un comportamiento de pérdida deseable, lo que hace que el avión baje para restaurar el flujo de aire normal). Esto se logra en alas bajas con un ligero ángulo hacia abajo del estabilizador horizontal (o un ligero ángulo hacia arriba para canards), y en alas altas usando la corriente descendente del ala para empujar la cola. Moviéndose hacia atrás, no hay flujo descendente para equilibrar el peso en la nariz, y una inclinación hacia abajo empujaría activamente la cola hacia arriba cuando el viento la pasara, en cualquier caso, volcando el avión en una actitud de nariz hacia abajo (también un comportamiento de recuperación deseable si te encuentras colgando de tu apoyo).

En una elección de ingeniería estelar por parte de los diseñadores de aeronaves, orientan la curva de las alas y ajustan los estabilizadores horizontales para producir sustentación y equilibrar la fuerza de ajuste cuando la aeronave se mueve en la dirección que sus ocupantes llamarían "adelante", es decir, la dirección el asiento del piloto está mirando.

Hay algunos aviones, en particular los diseños soviéticos tardíos como el MiG-29 y el Su-27, que fueron diseñados para un comportamiento deseable "después de la pérdida". Estos aviones son capaces de permanecer estables y controlables en ángulos de ataque extremos (superando los 90° fuera de cuerda) y son los mejores ejemplos de un avión que puede "volar hacia atrás", al menos durante un par de segundos. Las maniobras involucradas incluyen el deslizamiento de cola (tirar hacia la vertical, entrar en pérdida con el morro hacia arriba y volver a caer al suelo con la cola primero, luego tirar hacia atrás de la palanca para patear la cola detrás de usted y dejar caer el morro para recuperarse) y la cobra . (Desde el acelerador a fondo, apague el motor y pique con fuerzapara detener intencionalmente la aeronave y girar con el morro hacia arriba, luego centrar la palanca para permitir que el avión baje con el morro). La mayoría de los aviones estadounidenses homólogos son incapaces de realizar estas maniobras, ya que están diseñados para evitar entrar en pérdida, siguiendo la teoría de "gestión de energía" de las maniobras de combate occidentales (donde entrar en pérdida, independientemente de la velocidad aerodinámica, significa que no tiene energía para maniobrar, ya que tiene una velocidad de avance insuficiente para mantener su giro, o acaba de convertir las alas de su avión en frenos de aire).

En teoría, sí, ineficiente, muy, muy inestable, con las superficies de control orientadas hacia el flujo de aire en lugar de detrás de él, por lo que existe un gran riesgo de que el flujo de aire robe los controles y los obligue a recorrer todo el recorrido, con muy malos resultados. El avión querría girar y volar en la dirección opuesta debido a la forma en que está diseñado para volar hacia adelante.

Cuando, de joven, hacía modelos de aviones, probé esto. El resultado es muy inestable y, por lo general, la cola se levanta en el lanzamiento y hace que la aeronave se vuelque. Creo que, con el uso de control por computadora para contrarrestar la inestabilidad inherente y una hélice especialmente hecha, podría ser posible, pero el tiempo de desarrollo y el costo significan que nadie intentaría hacerlo.

El problema es que el conjunto de cola de una configuración estándar actúa como una veleta. Naturalmente, quiere alejarse de la dirección del flujo de aire.

Existe una relación entre el empuje proporcionado por el motor y la sustentación creada por el perfil de las alas. Por lo general, esta relación no es la misma hacia atrás, por lo que no volará hacia atrás.

Los aviones de hélice como el P-51 tienen un perfil aerodinámico asimétrico que no puede proporcionar la misma sustentación moviéndose hacia atrás.

Hay unos perfiles aerodinámicos que están cerca de ser simétricos, pero requiere una planta de energía mucho mayor que una hélice. Por lo general, esta planta de energía no puede proporcionar el mismo empuje hacia atrás que hacia adelante.

Si se generara un empuje inverso (no podría hacer esto simplemente invirtiendo la hélice), entonces un avión podría volar hacia atrás.

Si bien las alas están diseñadas para generar sustentación a medida que pasan por el aire en dirección hacia adelante, al usar el ángulo de ataque y suficiente empuje, puede generar sustentación en cualquier dirección. El ángulo de ataque cambia el perfil aparente del ala. El mismo principio permite que los aviones vuelen boca abajo o de lado en el filo de la navaja. El ejemplo más simple es cómo un avión de papel aún puede deslizarse con las alas completamente planas.

No.

Trate de andar en bicicleta hacia atrás por una colina empinada si no está seguro de lo que otros escritores quieren decir con estabilidad pasiva de cabeceo y estabilidad de guiñada.

La razón por la que la gran cola y los elevadores están muy por detrás de la mitad de las alas es para asegurarse de que, al volar hacia adelante, tiendan a enderezar cualquier tambaleo.

Ve al pub y echa un vistazo a cómo vuelan los dardos si quieres. Puedes intentar lanzar uno de esos hacia atrás también.

No necesita empuje inverso para hacer esto. Simplemente tire de la nariz hacia arriba y deje que la velocidad disminuya hasta que su velocidad vertical sea cero. Entonces te derrumbas . La mayoría de los aviones están diseñados para que esto no sea muy fácil de hacer, pero si mueves el centro de gravedad lo suficiente hacia atrás, poniendo ladrillos en la cola, puedes hacerlo.

El problema con eso es que, a menos que su avión esté hecho especialmente y usted esté especialmente capacitado, tendrá muchas dificultades para no solo deslizarse hasta el suelo (y anular la garantía).