¿Se invierte el vector de sustentación durante el vuelo invertido?

Escuché a un profesor de física decir que cuando un avión vuela invertido, el ala asume un ángulo de ataque significativo (empujando la palanca hacia adelante) para continuar generando el vector de sustentación "hacia arriba" necesario para mantener el vuelo nivelado. Estoy confundido. ¿Pensé que el "vector" de elevación en realidad está invertido y apunta hacia el suelo (no hacia arriba) durante un vuelo de nivel recto SOSTENIDO invertido? ¿Que me estoy perdiendo aqui? El estabilizador horizontal es básicamente un perfil aerodinámico invertido, y su "vector de elevación" apunta hacia abajo, lo que le da al avión una fuerza de cola hacia abajo. ¿En qué se diferencia el ala cuando está invertida?

En realidad, su uso del término "recto y nivelado" implicaba automáticamente "sostenido", pero gracias por hacerlo más explícito.

Respuestas (2)

En un vuelo invertido horizontal sostenido, el ala genera una fuerza de sustentación hacia el cielo. En la mayoría de las aeronaves, el piloto ejercerá una fuerza significativa de "empuje" en la palanca o el yugo, lo que hará que la palanca o el yugo estén muy por delante de la posición en la que estaría en un vuelo vertical nivelado a la misma velocidad aerodinámica (o a cualquier velocidad aerodinámica). independientemente de la superficie aerodinámica de la cola horizontal, es capaz de crear una fuerza ascendente en el marco de referencia de la aeronave cuando el elevador se desvía lo suficiente. Debido a la corriente descendente del ala, la deflexión requerida puede ser menor de lo que cabría esperar.

La mayoría de las colas horizontales tienen perfiles aerodinámicos simétricos.

"¿En qué se diferencia el ala cuando está invertida?" -- la posición del ascensor es clave. Con suficiente desviación de la palanca hacia adelante, la parte superior del ala en lugar de la parte inferior se presentará al flujo de aire.

Incluso un perfil aerodinámico de fondo plano y parte superior curvada puede sostener un vuelo invertido de esta manera. Algunos ejemplos son los modelos de planeadores controlados por radio Gentle Lady y Radian, que calculo que pueden mantener un ángulo de planeo de 20 grados por debajo del horizonte o mejor en vuelo invertido sin motor, dado que están configurados con suficiente recorrido de ascensor. También es posible demostrar un vuelo invertido sostenido a altitud constante en un modelo de avión controlado por radio con una potencia de motor moderada (p. ej., incapaz de un ascenso vertical sostenido) incluso con los flaps fuertemente desplegados (alrededor de 45 grados) en la dirección habitual en el marco de referencia de la aeronave. Una vez más, una clave es tener suficiente recorrido en ascensor.

Recuerde, en un vuelo lineal no acelerado, la fuerza neta debe sumar cero. Las fuerzas en el vuelo invertido lineal sostenido son el peso, el empuje, la resistencia y la sustentación. La suma vectorial de estas fuerzas nunca podría ser cero si el ala estuviera generando una fuerza hacia la tierra.

Recuerde también que (a excepción de las fuerzas aparentes creadas por velocidades de rotación rápidas percibidas por un piloto sentado lejos del CG) la fuerza que un piloto "siente" en vuelo no es otra cosa que la fuerza aerodinámica neta generada por la aeronave, que normalmente está dominada por la fuerza de sustentación generada por las alas. Mientras cuelga de los cinturones de seguridad durante un vuelo invertido sostenido, esa fuerza que siente de los cinturones de seguridad clavándose en sus hombros es realmente la fuerza hacia el cielo generada por las alas. Por el contrario, cuando siente que la parte inferior del asiento empuja ligeramente contra usted mientras flota sobre la parte superior de un bucle con una carga G reducida pero aún positiva, esa es realmente la fuerza hacia la tierra generada por las alas.

Esto es más fácil de entender con un ala completamente simétrica, que de hecho es popular entre los aviones acrobáticos. La dirección de "elevación" no tiene nada que ver con el cielo o el suelo y todo que ver con su ángulo de ataque al viento relativo.

Cuando está invertida, simplemente (como dijo el profesor) empuja la palanca hacia adelante, lo que hace que el viento golpee la "parte superior" de su ala. Invertido, esto funciona ya que el ascensor ahora está hacia tu piso, pero la gravedad está hacia tu cabeza.

Con el lado derecho hacia arriba, haces que el viento golpee la parte inferior de tu ala tirando hacia atrás de la palanca.

Entiendo. Súper fácil de entender si el ala es simétrica. Estoy tan acostumbrado a pensar que el aire que pasa por encima de una superficie aerodinámica combada produce una corriente descendente que crea una fuerza de sustentación "hacia arriba". ¿Está diciendo que esta corriente descendente también puede ocurrir incluso en el lado sin combadura del ala mientras está invertida?
@PatrickSpalding: seguro que puede: el perfil aerodinámico de mi planeador controlado por radio "Gentle Lady" es plano en la parte inferior, curvo en la parte superior, pero puede volar invertido. Baja bastante empinada, tal vez el ángulo de planeo sea de 20 grados por debajo de la horizontal, pero puede hacerlo. Lo mismo ocurre con el motovelero rc "Radian" con apagado.