¿Cómo funcionan los controles de parapente?

Creo que las respuestas hasta ahora descuidan la curvatura de la vela del parapente. Cambiar la elevación en las puntas crea un desequilibrio de la fuerza lateral causada por las puntas que apuntan hacia abajo. Esta fuerza lateral tirará de la vela hacia los lados y hará que la combinación vela-piloto se balancee.

Para ilustrar mi punto, copié descaradamente esta imagen y agregué vectores perpendiculares a la superficie de la vela, así:

Ahora verá por qué usé una foto: las puntas de la vela son casi verticales, por lo que la fuerza lateral causada por tirar hacia abajo del borde de fuga local tiene un brazo de palanca considerable con el centro de gravedad (que supongo que está cerca de la cabeza del piloto). ). La representación gráfica de @Ken oculta este detalle y no muestra el brazo de palanca.

Esta fuerza lateral hará dos cosas:

1. Tira de la vela hacia los lados para que se aleje de una posición vertical sobre el centro de gravedad.
2. Hace que toda la disposición del piloto de la vela ruede, en este caso en el sentido de las agujas del reloj (desde la perspectiva del observador).

Luego, el aumento de la resistencia en el lado bajado retardará esta parte de la vela, agregando un momento de guiñada y una rotación de guiñada que ahora estabilizará el ángulo de alabeo . Todo el parapente gira. Con el parapente inclinado, el componente de fuerza lateral de la fuerza de sustentación compensa la aceleración centrífuga (sistema de rotación de referencia) rsp. crea la aceleración centrípeta (sistema fijo de referencia) que mantiene viva la rotación de guiñada.

También aquí el movimiento de balanceo se inicia por un desplazamiento lateral del vector de sustentación, pero el componente vertical de sustentación contrarresta el movimiento de balanceo deseado. Solo la fuerza lateral, que domina debido a la inclinación de la vela, es responsable del momento de balanceo.

Salir del giro se logra haciendo lo mismo, solo que al revés.

Ahora, control de cabeceo : tirando del borde de fuga hacia abajo en ambos lados aumenta la inclinación y la sustentación, por lo que el parapente se eleva y la resistencia adicional retarda la vela. Esto provoca un movimiento de cabeceo hacia arriba alrededor del centro de gravedad y reduce aún más la velocidad del parapente. Aliviar la tensión en las bandas reduce la inclinación, la sustentación y la resistencia, de modo que la vela acelera y todo el parapente se inclina hacia abajo alrededor de su centro de gravedad.

Por lo tanto, cualquier rotación es alrededor del centro de gravedad. Esto no necesita ningún movimiento de péndulo hipotético o "efecto de péndulo", que no existe y es una falacia de todos modos.

Ah, y una última palabra para los creyentes en el culto del efecto péndulo: no me importa que bajéis lo que no entendéis. Intente argumentar lógicamente y observando las leyes de la física. Esto, sin embargo, implicará el claro peligro de que pierdas la fe. Disculpas por cualquier pérdida de dirección en sus vidas. Esa dirección estaba equivocada, de todos modos.

Mientras se tira de uno de los controles, el borde posterior se baja. Esto también reduce la porción de popa de la cuerda del ala, lo que aumenta el ángulo de ataque. Esperaría que esto también aumentara la sustentación de esta parte del ala haciendo que se eleve.

Eso es correcto.

Pero con el ascensor también sube la resistencia . Esto hace que el paracaídas gire en la dirección en la que se tira del control.

Dado que el cuerpo del piloto no quiere girar (todavía), "se balancea" en la dirección anterior, lo que obliga al otro lado del paracaídas a elevarse sobre el costado para girar a pesar de que la sustentación es menor aquí...

Pero aun así... ¿No debería elevarse el ala "frenada", al menos breve y ligeramente, si hay más sustentación? – usuario3634713

Sí, pero es superado por la fuerza del "cuerpo oscilante" del piloto en la otra dirección. Esto se debe a que mientras "se balancea hacia afuera", el peso del piloto se arrastra más en el "ala" interior (hacia donde se dirige el giro) y en el "ala exterior", el paracaídas soporta menos, por lo tanto, la relación entre el peso soportado y el levantamiento mejora . en el "ala exterior".

Además, ¿por qué esto no se experimenta en otros aviones con alerones convencionales? ¿Qué es diferente en los parapentes? – usuario3634713

Un avión convencional tiene su "punto de referencia" (donde todas las fuerzas impactan virtualmente) como máximo al mismo nivel (en altura) donde se montan las alas. Por lo tanto, los "efectos de oscilación" no importan tanto.

El "punto de referencia" de un parapente está más de una envergadura por debajo del "nivel del ala".

También comencé a volar en parapente recientemente, y con cierta experiencia en aerodinámica me he convencido de que la razón por la cual los parapentes experimentan esta reacción contraria a la intuición (giro a la derecha de lo que se llamaría una desviación del alerón izquierdo), es que la dirección del cambio de sustentación es radial del CG total del vehículo, que está aproximadamente en el pecho del piloto. Ampliando algunos de los comentarios anteriores, imagina la superficie de sustentación como un arco de distancia constante desde el CG (me doy cuenta de que eso no es del todo cierto, especialmente para planeadores de alto rendimiento, pero está cerca), con componentes de sustentación hacia afuera distribuidos a lo largo de su tramo, alineados radialmente desde el CG. Si aumenta la magnitud de los componentes de sustentación en el lado derecho, debido a que el borde de fuga derecho ha sido empujado hacia abajo por una entrada del freno derecho, todavía están apuntando directamente en dirección opuesta al piloto/CG, por lo que aplican NO NET ROLL MOMENT relativo al CG. Los componentes de sustentación del ala de un avión son esencialmente tangenciales, es decir, normales a su brazo desde el centro de gravedad, por lo que además de generar sustentación debido a la desviación hacia abajo del alerón derecho, también generan mucho momento de balanceo hacia la izquierda. La caricatura adjunta muestra por qué el efecto de balanceo del alerón principal en un avión convencional es insignificante en un parapente, dejando que el efecto de arrastre/guiñada haga la mayor parte del trabajo. El momento de guiñada hace que el planeador gire hacia la derecha, lo que desarrolla un deslizamiento lateral izquierdo. Este deslizamiento lateral provoca una fuerza correcta en el ala, que ahora tiene un brazo largo por encima del CG, y gira el planeador hacia la derecha, comenzando nuestro giro estilo péndulo. así que además de generar sustentación debido a la desviación hacia abajo del alerón derecho, también generan mucho momento de balanceo hacia la izquierda. La caricatura adjunta muestra por qué el efecto de balanceo del alerón principal en un avión convencional es insignificante en un parapente, dejando que el efecto de arrastre/guiñada haga la mayor parte del trabajo. El momento de guiñada hace que el planeador gire hacia la derecha, lo que desarrolla un deslizamiento lateral izquierdo. Este deslizamiento lateral provoca una fuerza correcta en el ala, que ahora tiene un brazo largo por encima del CG, y gira el planeador hacia la derecha, comenzando nuestro giro estilo péndulo. así que además de generar sustentación debido a la desviación hacia abajo del alerón derecho, también generan mucho momento de balanceo hacia la izquierda. La caricatura adjunta muestra por qué el efecto de balanceo del alerón principal en un avión convencional es insignificante en un parapente, dejando que el efecto de arrastre/guiñada haga la mayor parte del trabajo. El momento de guiñada hace que el planeador gire hacia la derecha, lo que desarrolla un deslizamiento lateral izquierdo. Este deslizamiento lateral provoca una fuerza correcta en el ala, que ahora tiene un brazo largo por encima del CG, y gira el planeador hacia la derecha, comenzando nuestro giro estilo péndulo. que desarrolla deslizamiento lateral izquierdo. Este deslizamiento lateral provoca una fuerza correcta en el ala, que ahora tiene un brazo largo por encima del CG, y gira el planeador hacia la derecha, comenzando nuestro giro estilo péndulo. que desarrolla deslizamiento lateral izquierdo. Este deslizamiento lateral provoca una fuerza correcta en el ala, que ahora tiene un brazo largo por encima del CG, y gira el planeador hacia la derecha, comenzando nuestro giro estilo péndulo.

Creo que al tirar suavemente hacia abajo de un lado, el piloto afecta una cadena de comportamientos que provocan el giro.

1- tirar del freno de un lado, digamos del lado derecho, provoca una reducción en la sustentación de ese lado, aunque aumenta el ángulo de ataque, ya que obliga a ese lado a funcionar más como un paracaídas que como un ala, con un aumento inmediato en la resistencia y lo que es más importante, baja el mismo lado dando una mejor elevación desequilibrada al otro lado.

2- Luego, debido a la elevación adicional en el lado izquierdo, hace girar al piloto hacia arriba y hacia la izquierda, lo que hace que todo el paracaídas se incline hacia la izquierda y gire.

Cualquiera que haya tenido una bicicleta pesada sabe que si quieres girar a la izquierda, empujas el lado izquierdo del mango hacia adelante o tiras del lado derecho hacia adentro, totalmente contrario a la intuición.

Creo que la ventaja de arrastrar a la derecha (tirar a la derecha) tiene más efecto que aumentar la sustentación en el lado derecho. Hm, pero un avión también lo haría. Creo que el momento de inercia juega un papel. Imagine un avión con una enorme masa fija de 10 m montada debajo. Al girar a la derecha (alerón izquierdo abajo) levantaría el ala izquierda. Pero no puede debido al gran momento de inercia. Entonces, el aumento de resistencia del alerón izquierdo sería efectivo y habría un movimiento de guiñada en la dirección izquierda. ¿Podría ser esto una explicación? ¿Enorme momento de inercia en parapente en comparación con el bajo momento de inercia de los aviones?

No se puede describir el control de un parapente pensando en la combinación piloto/parapente como un cuerpo rígido que gira alrededor de su centro de gravedad, como en un planeador o un avión de alas rígidas. Tampoco es cierto que las líneas de suspensión apliquen una fuerza radial a través del CdG; si este fuera el caso, el cuerpo del piloto no giraría en absoluto. Un parapente es un compuesto de piloto, arnés y ala, cada elemento capaz de moverse en cierta medida en relación con los demás, limitado por sus enlaces flexibles, los más importantes de los cuales son los mosquetones donde las bandas transmiten las fuerzas del ala al arnés. La altura de estos por encima del centro de gravedad del cuerpo del piloto proporciona el brazo de palanca que permite que el ala provoque el cabeceo del cuerpo del piloto. La separación lateral de los mosquetones permite que el ala haga rodar y guiñar al piloto; también transmite el piloto' s cambio de peso al ala. Es por eso que el ajuste de la correa de pecho marca la diferencia en cómo vuela el ala y en su curvatura; y por qué la presencia de una placa de asiento tiene un efecto. En esta articulación se producen rotaciones relativas significativas; cuando sales de una maniobra dinámica y estás subiendo con el ala detrás de ti, disminuyes la velocidad hasta que comienzas a moverte hacia abajo y el ala sale disparada hacia adelante. Si no lo atrapa con una acción de freno en el momento adecuado, puede girar tanto hacia adelante (alrededor del eje del mosquetón) que el ángulo de ataque se vuelve negativo, colapsa y usted cae en él. Nada de esto podría suceder si toda la combinación de ala/arnés/piloto fuera un cuerpo rígido sin movimientos relativos. Esta es también la razón por la que pensar en la combinación como un péndulo en el que el piloto es el peso y el centro de sustentación del ala, el pivote, es engañoso.

Con todo esto en mente, el efecto principal de tirar de un freno es aumentar tanto la sustentación como la resistencia en ese lado. A medida que la punta del ala se curva hacia abajo, estos tiran del ala hacia ese lado, tanto girando como guiñando el ala, y el cuerpo del piloto lo sigue debido al apalancamiento del mosquetón. La mejor técnica es cambiar de peso, aumentando la carga alar en ese lado, lo que tiene el mismo efecto. Equilibrar las dos entradas da el giro más eficiente.

Si aumenta el ángulo de ataque en la parte posterior del ala, de hecho, se empujará hacia arriba, pero eso inclina la parte delantera del ala hacia abajo en relación. Como un balancín.