¿Un ala produce una cantidad apreciable de sustentación durante el recorrido de despegue antes de la rotación?

Esperaba alguna información sobre esto, quizás también de pilotos que hayan usado indicadores AOA. Esto porque asumo que un indicador AOA es el único medio para tener al menos una idea de cuánto ascensor se está produciendo.

La verdadera pregunta: con viento cruzado, durante el giro, es la fricción de las llantas lo que hace que el avión siga por la pista, ya que no se puede arrastrar antes de estar en el aire. Si el ala comienza a producir sustentación durante el despegue, esa fricción se reducirá.

¿Es esa sustentación significativa o mínima (en un avión con triciclo)? En otras palabras, ¿disminuye mucho la fricción de la superficie o no se ve afectada durante el recorrido del suelo?

Como continuación, ¿cómo influye el efecto suelo en la sustentación que se genera durante el desplazamiento desde el suelo esencialmente a un AOA fijo hasta la rotación?

Estoy interesado principalmente en el lado del jet de negocios de la casa, pesos de despegue entre 20 y 35 toneladas, pero también me gustaría saber cuáles podrían ser las respuestas para los aviones comerciales (Airbus, Boeing). Iba a excluir los aviones que, con el debido respeto, "se sientan extraños" en tierra, como el CRJ900 o el G280, pero luego pensé que la actitud del fuselaje podría no estar directamente relacionada con AOA.

¿Los jets ejecutivos no suelen tener un diseño que coloca el ala en un ángulo de ataque ligeramente negativo antes de la rotación? (Recuerdo claramente haber leído esto en algún material de entrenamiento de vuelo para pilotos de aviones civiles). Eso podría afectar enormemente la fuerza de sustentación, en comparación con, digamos, un Cessna 172... o un F-16... o un Super Etendard (se encuentra muy alto, consulte upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/19/… y upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/af/CdG-photo173.jpg , de en.wikipedia.org/wiki /Dassault-Breguet_Super_%C3%89tendard ).
Re: ¿No suelen tener los aviones de negocios un diseño que pone el ala en un ángulo de ataque ligeramente negativo antes de la rotación? -- principalmente para maximizar el rendimiento de frenado después del aterrizaje.
Entonces, podría decirse que la pregunta es ambigua, a menos que especifique que está interesado en respuestas que cubran una amplia gama de diseños de aeronaves (¿en cuyo caso la pregunta podría ser demasiado amplia?)
Re -- comparado con, digamos, un Cessna 172... o un F-16... o un Super Etendard -- ¡o un B-47 o B-52!
Ex militar aquí, y AOA fue nuestro pan y mantequilla durante el aterrizaje, pero no se usó en absoluto durante el despegue a menos que fuera una emergencia. Así que no estoy seguro de lo que está buscando en términos de corrección de viento cruzado... controles contra el viento como cualquier otro avión.
Parecería que si bien la aeronave tiene todas las ruedas firmemente apoyadas en el suelo, independientemente de la velocidad aerodinámica, el ángulo de ataque se puede determinar simplemente mirando el ala y suponiendo que el viento relativo es horizontal, a menos que quiera tomar las cosas. como el flujo ascendente inducido en cuenta (que presumiblemente será minimizado por el efecto de suelo), y ¿los indicadores típicos de aoa están realmente posicionados apropiadamente para medir tales efectos? Es un tema interesante, pero no estoy seguro de que realmente tengamos una pregunta definida y respondible aquí:
@MichaelHall Un rango para AOA quizás sería útil. ¿Dónde está en relación con 0 y dónde está en relación con el L/D máximo durante la tirada?
La pregunta parece combinar indicadores de ángulo de ataque con indicadores de "fuerza de sustentación", digamos que la aeronave tiene todas las ruedas firmemente en el suelo, un aoa fijo, levemente positivo (o incluso cero aoa, para un perfil aerodinámico no simétrico) equivaldría a mucha más sustentación (y menos peso sobre las ruedas) cuando la velocidad aerodinámica es alta que cuando es baja.
He editado el mosaico de preguntas para preguntar cuánta sustentación produce el ala durante el giro de tierra, a diferencia de cuál es el AOA.
Esa edición no ayuda y, francamente, esta es una pregunta extraña viniendo de un piloto corporativo... Debe saber que con viento cero, el ala produce sustentación cero, mientras que a velocidad de rotación produce sustentación igual o ligeramente mayor que la peso de la aeronave. A cualquier velocidad intermedia, produce una cantidad "apreciable" de sustentación, dependiendo de cosas como el ángulo de incidencia y (como mencionaste) la actitud de inclinación del suelo debido al tren de aterrizaje. Votar para cerrar a menos que pueda aclarar la confusión exacta que tiene.
@MichaelHall Si no cambia el AOA a la velocidad de rotación, no obtendrá "elevación igual o ligeramente mayor que el peso...". Haga declaraciones precisas en lugar de emitir juicios sobre la rareza.
Disculpe por el comentario extraño, pero he tenido aviones que despegaron antes de que hiciera una rotación positiva, así que sí, el ala está produciendo sustentación. Sin embargo, aún no estoy seguro de qué es lo que lo confunde. ¿Está buscando ejemplos específicos de aeronaves o algo general? Porque puedo intentar responder, pero he dado respuestas largas antes solo para descubrir que no era en absoluto lo que quería el OP ...
Probablemente no sea del todo aplicable a los jets de negocios, pero si está haciendo un despegue de campo suave/áspero, querrá quitar peso de las ruedas lo antes posible, aunque no esté completamente en el aire. Así que sí, el ala PUEDE producir cantidades apreciables de sustentación durante el recorrido de despegue.

Respuestas (3)

Volviendo a lo básico: con crédito a @jamesqf por el comentario sobre el despegue en campo suave/áspero... "quitar peso de las ruedas lo antes posible".

Con un despegue con viento cruzado, dejamos el peso sobre las ruedas tanto como sea posible , luego rotamos.

"Ya que no puedes cangrejo antes de estar en el aire"

El timón y los alerones se vuelven efectivos a medida que aumenta la velocidad, incluso antes del despegue. El timón, en particular, ayuda a mantener el rumbo , mientras que la fricción de las ruedas evita el deslizamiento lateral. ¡Una vez en el aire, un banco (de los alerones) reemplaza los neumáticos! Pero las entradas de los alerones también deberían estar presentes durante la carrera de despegue para ayudar a mantener el ala contra el viento hacia abajo.

Procedimiento genérico de engranajes de triciclo recreativo:

Campo suave: flaps hacia abajo/yugo más atrás (aumenta el AOA).
Viento cruzado: flaps arriba (AOA más bajo) hasta el despegue, alerones en el viento, timón (generalmente) lejos según sea necesario, rotación "enérgica".

Las aeronaves con tren triciclo generalmente están diseñadas para una elevación mínima antes de la rotación, porque esta configuración minimiza la resistencia y acorta la carrera de despegue .

Pero incluso con el mismo plano, la configuración de flaps/slats y la posición de trim/yugo pueden tener una gran influencia en la cantidad de sustentación creada antes de la rotación, según un conjunto determinado de condiciones.

Los efectos de suelo también serán mucho menores en AOA más bajos.

Como los "jets de negocios de 25 a 30 toneladas" tienden a ser bastante caros, uno puede buscar capacitación en ese modelo específico para obtener detalles más definitivos.

La información específica de Airfoil vs AOA también está disponible en airfoiltools.com .

Una 'cantidad apreciable de elevación' es subjetiva, pero gracias a la respuesta anterior de @RobertDiGiovanni, pude calcular algunos valores de ejemplo, que se muestran a continuación. (Usé el enlace a airfoiltools.com para obtener datos de CL para resolver aproximadamente la ecuación de sustentación para un B737, tipo exacto no especificado, a varias velocidades durante el recorrido en tierra).

Con un AOA constante asumido (hasta la rotación) de 0 grados (y, por lo tanto, un CL de 0,2), la sustentación a 80 nudos será de alrededor de 2000 kg, y aproximadamente 6500 kg a 147 nudos (147 es el Vr para un B737-500 en MTOW - 60 toneladas - según b737.org.uk )

En este caso, hasta justo antes de la rotación y el gran aumento asociado en AOA, la sustentación alcanza un poco más del 10% del peso de la aeronave.

En un AOA de 5 grados (CL 0.6), encuentro que la sustentación es de 6000 Kg a 80 y 23000 Kg a 147 nudos. Eso es mucho más significativo en relación con MTOW.

En última instancia, estoy investigando cómo evoluciona con el tiempo el riesgo de excursión lateral de la pista en un despegue con viento cruzado 'resbaladizo', desde la liberación del freno hasta la rotación. Tal vez debería haber incluido esta información en la pregunta original. Las buenas preguntas sin ambigüedades son bastante difíciles de hacer.

Es probable que las respuestas sigan siendo aproximadas, ya que no he encontrado detalles específicos del perfil aerodinámico para "mi" avión.

La configuración de compensación (generalmente establecida para aprx V2 por razones de manejo de motor apagado) puede causar una rotación no deseada sin la intervención del piloto y, de hecho, es posible que deba contrarrestarse, especialmente en las circunstancias anteriores.

Editar: los datos de airfoiltools.com no especifican la configuración de flaps, estos resultados pueden ser sin flaps, que no es la forma en que la mayoría de los aviones están configurados para el despegue.

Parecería que la robustez del conjunto de la rueda de morro jugaría un papel, así como la masa frente al área lateral. Los ejemplos militares (algunos con catapulta) se pueden lanzar hacia arriba porque se disparan muy rápidamente. (Un Xwind TO también puede beneficiarse de la máxima aceleración). El alerón debería estar ayudando en al menos un lado con carga aerodinámica (pero levantando en el otro). Icy puede ser mucho peor.
@RobertDiGiovanni Sí, algunos de esos conjuntos de engranajes delanteros parecen menos que robustos: observe un conocido bizjet de 3 motores. También sería interesante ver qué tipo de carga aerodinámica se puede generar durante el recorrido por tierra mediante la entrada del elevador descendente. Y cuánto puede soportar el tren de morro.
... y sigo teniendo mucha curiosidad por saber cuál es el AOA real de ese B737 durante el recorrido en tierra, si alguien tiene alguna idea.

Mientras esté en la carrera de tierra de un avión durante el despegue mientras aún está en tierra, especialmente un avión con triciclo, el indicador de ángulo de ataque no se moverá.

Esto no significa que las alas de los aviones no produzcan sustentación. Recuerda la fórmula de elevación. L = C L ∗ ρ   ∗ S A ∗ V 2

El ángulo de incidencia que conecta las alas con el fuselaje es muy probablemente positivo dando un positivo C L . Sin embargo, el indicador de ángulo de ataque, que generalmente está montado en el costado del fuselaje, no muestra elevación.

Sabemos que las alas producen sustentación debido a la forma correcta de despegar durante un viento cruzado. El piloto debe colocar los alerones de manera que el ala se empuje hacia abajo en el lado de barlovento para evitar que el viento levante el ala. También se nos enseña a seguir volando el avión una vez que aterriza ya posicionar los alerones para mantener las alas bajas.

Muchos aviones tienen spoilers que se extenderán en caso de un despegue abortado o durante el aterrizaje. La idea es reducir la sustentación producida por los alerones y empujar los alerones hacia abajo permitiendo que los neumáticos agarren mejor el asfalto.

En los jets que vuelo, se nos enseña a empujar el yugo antes de la realidad virtual para que la nariz no se eleve artificialmente antes de tiempo. Esto solo es posible si se crea sustentación en las alas antes de la rotación. También nos dice que el ascensor está creando una fuerza de morro hacia abajo durante la carrera de despegue.

Consulte chat.stackexchange.com/rooms/138029/… para ver algunos comentarios, algunos de los cuales pueden facilitar la mejora de la respuesta.
¿Un ala produce una cantidad apreciable de sustentación durante el recorrido de despegue antes de la rotación?
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