¿Qué sucedió para que experimente G negativa con la palanca de control FULL AFT cerca de la parte superior de un bucle?

Fuiste demasiado lento.

Comience el ciclo con más velocidad y tire más (si el límite g de su avión lo permite) al principio, para que tenga más velocidad en la parte superior.

Aerodinámicamente, ¿qué pasó?

Sin aerodinámica, sientes -1 g en la parte superior del bucle, simplemente por haber invertido el plano. Dado que el avión siente la misma aceleración, ambos se mueven juntos, hasta que la velocidad vertical aumenta y el arrastre mantendrá al avión retrocedido. Esto es cuando tienes la sensación de gs negativa. Para permanecer con gs positivos, necesita una fuerza centrífuga para compensar la gravedad de la tierra. Este es el producto de la velocidad de rotación de paso al cuadrado y el radio del bucle. Si su velocidad de vuelo cae, el radio también caerá y dejará poca fuerza centrífuga, incluso a una alta velocidad de cabeceo. Dan Pichelman describe correctamente cómo se ve este tipo de bucle para un observador externo.

Por lo tanto, hay poca aerodinámica involucrada aquí además de la resistencia: la baja velocidad reducirá todas las fuerzas aerodinámicas. El ángulo de ataque en el ala es insignificante: lo que cuenta es la fuerza de inercia del avión en movimiento (además de la gravedad, por supuesto).

Si su avión lo coloca detrás del centro de gravedad, tirar con fuerza le dará la sensación de gs negativa incluso cuando el avión en su conjunto todavía está en gs positivos. Cualquier maniobra agregará efectos de inercia que crecen con la distancia del piloto al centro de gravedad.

¿Cómo puedo cambiar mi técnica para evitar esto?

Vuela más rápido y sé lo suficientemente rápido en la parte superior para empujar y redondear el bucle, de modo que se vea más como un círculo. Pero asegúrese de mantenerse dentro de los límites de su avión. Una vez más, Dan tiene razón: realmente apesta cuando las alas se pliegan.

Las g negativas son completamente normales en la parte superior del ciclo. Cuando hice mi primer bucle en un avión de cabina abierta (nada menos que un Boeing Stearman), hice exactamente eso: empujar cerca de la parte superior. Sin embargo, esto no duró mucho porque mi instructor inmediatamente se quejó "¡jala, jala!". No había cerrado los bolsillos de su chaqueta de vuelo y comenzaba a perder su contenido. Así que asegúrese de que todo el equipo esté asegurado antes de hacer acrobacias aéreas.

Un bucle típico "por diversión" volado por alguien con poca experiencia suele tener la forma de una "L" o "E" minúscula cursiva en lugar de un círculo. Hay un tirón bastante suave de horizontal a vertical, luego un tirón más fuerte en la parte superior.

Si ese fuera el caso, podrías haber tirado fácilmente a la vertical, soltar la presión de la palanca para ir casi directamente hacia arriba por un tiempo, y luego tirar un poco más fuerte para llevar la nariz a la parte superior.

Luego, se quedaría colgando de los cinturones de seguridad durante unos segundos (más si no seguía tirando hacia atrás de la palanca) hasta que la nariz retrocediera para nivelar el vuelo.

1. Aerodinámicamente, ¿qué pasó? ¿Estaba el ala en contacto con el aire en un ángulo de ataque de sustentación negativa (creando una fuerza de sustentación hacia el cielo) en este instante?

Sí, desde el punto de vista del ala, tuviste brevemente un ángulo de ataque de sustentación negativo.

2. ¿Cómo puedo cambiar mi técnica para evitar esto?

1. Asegúrate de que tu avión esté clasificado para acrobacias aéreas. Un pequeño error puede superar fácilmente los límites de carga máxima. Realmente apesta cuando las alas se pliegan.
2. Sube con un instructor calificado. Usa paracaídas. Si necesita encontrar un instructor, busque en www.iac.org

3. Aprende dónde buscar:

   • Mire por encima del morro hasta que pueda ver el horizonte.
   • Mire la punta de su ala izquierda hasta que esté en el punto de 3/8 del bucle.
   • Mire directamente hacia arriba a través de su toldo o ventana de techo y vea el horizonte

   Mantenga la "tasa de cambio de tono" constante.

La gravedad y/o la "fuerza centrífuga" no contribuyen a la fuerza "sentida" por el piloto (y por la estructura de la aeronave). Solo lo hacen las fuerzas aerodinámicas. En realidad, el piloto "siente" la fuerza centrífuga aparente creada por la rotación SOBRE EL CG DE LA AERONAVE, pero eso parecería contribuir con un componente de carga G positiva a un piloto sentado frente al CG de la aeronave durante un bucle. Esto seguramente solo sería significativo en un avión con la cabina muy por delante del CG, girando muy rápidamente alrededor del CG.

Para que ocurra una G negativa cerca de la parte superior del bucle, el ala debe haber estado en un ángulo de ataque negativo en ese punto, incluso con la palanca completamente hacia atrás. Así es como podría suceder:

En la parte superior del bucle, la velocidad aerodinámica era bastante baja, lo que significa que la trayectoria de vuelo tenía un radio de curvatura muy estrecho (pequeño) debido a la baja velocidad aerodinámica. Tenga en cuenta que la gravedad y la fuerza aerodinámica se combinan para determinar la aceleración curvilínea total de la aeronave a través del espacio, y la gravedad obliga a la trayectoria de vuelo a curvarse hacia la tierra en la parte superior del bucle, incluso si la fuerza de sustentación aerodinámica es muy pequeña o incluso negativa (hacia el cielo) . Dado que varias moléculas de la aeronave se mueven en diferentes direcciones en un instante dado (piense en un giro plano para un ejemplo extremo), el viento relativo (es decir, el flujo de aire sin perturbaciones, el viento aparente creado por el movimiento de la aeronave) dirección de donde vendría el flujo de aire si no fuera alterado por la perturbación creada por la presencia física de la aeronave) "

A menos que el fuselaje sea capaz de doblarse como un plátano (siendo el lado del "pabellón" el lado cóncavo y el lado de la "vientre" el lado convexo) para adaptarse al flujo curvo, podemos visualizar (en términos generales) que el flujo curvo tenderá a "empujar hacia arriba" contra la parte inferior (lado del "vientre") de la cola horizontal y inclinará el morro hacia el vientre del avión, hacia el cielo en este caso. Es como si le estuviéramos dando al avión una etiqueta negativa. Debido a este par de cabeceo, el elevador de popa completo puede ser insuficiente para ordenar un AOA positivo en el ala. Una velocidad de entrada más rápida (o un tirón inicial más fuerte) aumenta la velocidad aerodinámica sobre la parte superior del bucle, lo que aumenta el radio del bucle y evita el problema de la G negativa.

Otra forma de pensar en la "curvatura en el viento relativo" es notar que una rotación de cabeceo siempre conduce a una cierta cantidad de efecto de "amortiguación de cabeceo". La amortiguación de cabeceo y el viento relativo curvo son dos caras de la misma moneda. De cualquier manera que lo miremos, vemos que la "corriente libre" o el viento relativo no perturbado tiende a ser dirigido "hacia arriba desde abajo" (es decir, tiene un componente vertical dirigido desde el vientre hacia el dosel) en el extremo trasero del fuselaje durante un bucle, que tiende a inclinar el morro "hacia abajo" (hacia el vientre), disminuyendo el ángulo de ataque del ala. El flujo de aire real sobre la parte trasera de la aeronave se verá afectado por la corriente descendente del ala, pero una determinada entrada de elevador con el morro hacia arriba terminará creando menos par de cabeceo del morro "hacia arriba" cuando la trayectoria de vuelo se curva en el morro. arriba" dirección (hacia el dosel), de lo que sería si la trayectoria de vuelo fuera completamente lineal y la tasa de rotación de cabeceo fuera cero. La curvatura del viento relativo, el efecto de amortiguación de cabeceo, reduce efectivamente la "compra" o "palanca" del elevador en el aire y reduce la cantidad de torsión de cabeceo "hacia arriba" (hacia el dosel) creada por el elevador elevado. , en comparación con lo que veríamos a la misma velocidad si la trayectoria de vuelo fuera lineal. Un giro normal a velocidad aerodinámica constante también implica cierta rotación de cabeceo, por lo que el mismo efecto está presente hasta cierto punto; más sobre esto más adelante.

Esta dinámica es una de las razones por las que una cola horizontal que se mueve por completo puede ser algo bueno, especialmente en modelos de aviones controlados por radio donde la fuerza de palanca es proporcionada por resortes en el transmisor y, por lo tanto, las características de fuerza de palanca por G no son una preocupación. Las puñaladas que se mueven completamente pueden ser pobres en términos de dar un buen aumento en la fuerza de la palanca con carga G, pero mira la cola de este planeador acrobático Fox : el elevador comprende más de la mitad del área horizontal total de la cola. (¡Este NO es el planeador en el que experimenté una G negativa en la parte superior del bucle!)

En mi experiencia personal, si el bucle está en el sentido de las agujas del reloj y las 12 en punto es la parte superior del bucle, y la velocidad aerodinámica es demasiado baja en la parte superior del bucle, la G negativa (con la palanca completamente hacia atrás) ocurrirá desde sobre las posiciones de 12:30 a 1:30 o 2:00, no en la parte superior del bucle. Parece que el punto de velocidad aerodinámica más baja no se produce en el punto de G negativo más fuerte y, de hecho, la carga G puede haber sido positiva en el punto de velocidad aerodinámica más baja, lo que probablemente ocurre entre las 12:00 y las 12:30. posiciones. No sé la razón de esto. Tal vez estaba percibiendo mal la posición de la aeronave en el bucle debido a la actitud inusual y la imagen de la vista no acostumbrada, pero no lo creo. Dado que el par de paso ordena un cambio en la velocidad de rotación, en lugar de gobernar directamente la velocidad de rotación, tal vez simplemente hubo un lapso de tiempo entre el momento en que la cola comenzó a "sentir" un fuerte cambio en la dirección del flujo de aire debido a la disminución del radio en la parte superior del bucle, y el momento en que la velocidad de rotación de cabeceo de la aeronave se había alterado lo suficiente por este par de cabeceo, en relación con la velocidad de rotación del cabeceo (no necesariamente constante) que se habría requerido en cualquier instante dado para mantener constante el ángulo de ataque, para impulsar el ala a un ángulo de ataque negativo. Esto es solo una hipótesis. en relación con la tasa de rotación de cabeceo (no necesariamente constante) que se habría requerido en cualquier instante dado para mantener constante el ángulo de ataque, para llevar el ala a un ángulo de ataque negativo. Esto es solo una hipótesis. en relación con la tasa de rotación de cabeceo (no necesariamente constante) que se habría requerido en cualquier instante dado para mantener constante el ángulo de ataque, para llevar el ala a un ángulo de ataque negativo. Esto es solo una hipótesis.

La G negativa fue muy suave, pero suficiente para que los objetos se levantaran contra el dosel.

Mi recuerdo es que el problema se evitó si no dejé que la velocidad del aire cayera por debajo de 40 mph en su punto más bajo.

La curvatura en el viento relativo también está presente en un giro normal y requiere que la palanca esté más hacia atrás para controlar un ángulo de ataque dado mientras se gira que en un vuelo con las alas niveladas. Debido a la baja velocidad aerodinámica involucrada, este efecto es extremadamente notable durante un giro en térmica en un planeador. Conozco al menos un planeador en el que el tiro total del elevador "hacia arriba" es algo limitado para ayudar a prevenir pérdidas y giros, y los pilotos pesados ​​(que mueven el CG de la aeronave cerca del borde delantero del sobre permitido) descubren que no solo es casi imposible entrar en pérdida en un giro (en ausencia de una ráfaga fuerte y repentina desde abajo), pero difícil de mantener una velocidad aerodinámica lo suficientemente lenta para un vuelo en térmica óptimo, incluso con la palanca de mando completamente hacia atrás. simplemente no No tener suficiente potencia de profundidad para poner el ala en el ángulo de ataque óptimo (alto) durante un viraje térmico pronunciado. Durante el vuelo lineal con las alas niveladas, esos mismos pilotos no tienen problemas para comandar una pérdida o poner el ala en el ángulo de ataque óptimo (alto) requerido para lograr el vuelo con la tasa de caída más baja posible.

En un nivel más fundamental, la razón por la que no "sentimos" la gravedad es que la gravedad ejerce una fuerza igual por unidad de masa en cada molécula del avión y el cuerpo del piloto, todo al mismo tiempo, por lo que no crea tensiones ni tensiones con el cuerpo o estructura, y sin crear tendencia para que el piloto se acerque o se aleje del asiento de la aeronave. En vuelo, solo sentimos fuerzas aerodinámicas. Ejemplos: 0G de vuelo -- aceleración total -- 1G hacia abajo -- aceleración sentida -- 0G. Volando recto y nivelado-- aceleración total--0G-- aceleración sentida-- 1G de fuerza de sustentación hacia arriba (por unidad de masa) generada por las alas. De pie sobre suelo firme-- aceleración total--0G--aceleración sentida-- 1G fuerza de empuje hacia arriba (por unidad de masa) del piso contra las plantas de los pies. En todos los casos fuerza "sentida" + fuerza gravitacional = fuerza "total".

SI adoptamos el avión como nuestro marco de referencia, ENTONCES tenemos un marco de referencia acelerado y tenemos que considerar la fuerza centrífuga (inercial). Además, si consideramos que la aeronave es un punto de referencia fijo, entonces es válido decir que el piloto tenderá a "sentir" que la gravedad tira de él contra su asiento en vuelo erguido normal, y contra los cinturones de seguridad en vuelo invertido sostenido. En cualquier instante dado, la fuerza total que calculamos que el piloto terminará "sintiendo" será la misma ya sea que elijamos la aeronave como marco de referencia, lo que nos obliga a considerar la fuerza centrífuga (inercial) y la gravedad, o si elija un verdadero marco de referencia inercial, en cuyo caso la fuerza centrífuga (inercial) desaparece y la gravedad es una fuerza que crea una aceleración pero que no se puede "sentir".

Para decirlo de otra manera, la fuerza centrífuga aparente creada por la rotación alrededor del centro del bucle (a diferencia de la rotación alrededor del CG de la aeronave) es una pseudofuerza que es simplemente igual y opuesta a la fuerza centrípeta aerodinámica real generada por el avión Eso es todo. Si lo contamos o no en nuestros cálculos depende de si estamos usando un marco de referencia acelerado que está vinculado a la aeronave, o un marco de referencia inercial como la tierra o la masa de aire (en el último caso, asumiendo que cualquier viento presente es lineal). y no una rotación como un remolino de polvo o una columna térmica giratoria, etc.)

Para ayudar a comprender la ventaja de elegir un verdadero marco de referencia inercial, como la Tierra, en lugar de un marco de referencia acelerado, como el que se mueve con el avión, considere esta pregunta: en un instante en el tiempo donde la carga G es negativa (con la palanca completamente hacia atrás) cerca de la parte superior del bucle como se describe en la pregunta original, si de repente quitamos la atmósfera para que el avión esté en el vacío, mientras se conserva la misma velocidad inicial y la misma fuerza gravitacional, ¿el "sentido" G -cargar-- la carga G en el medidor G-- ¿ir instantáneamente a cero? ¿Por qué o por qué no?

Enlaces externos pertenecientes a la curvatura en el viento relativo en vuelo de giro (no bucles específicamente)

"Circling the Holighaus Way" de Richard H. Johnson: un punto clave es que, cuando un planeador gira en círculos, si el fuselaje es tangente al flujo curvo cerca del centro de gravedad, entonces no será tangente al flujo curvo cerca del morro. -y la cuerda de guiñada se desviará ligeramente hacia el exterior del giro. Sin embargo, hay un poco más que eso.

La serie "Spiral Stability and the Bowl Effect", de Blaine Beron-Rawdon, se refiere a la estabilidad y el control de los planeadores rc controlados por timón.

• Parte 1
• Parte 2