4.6.1 Forze a turno #

Se un aereo è stato visto in volo dritto e livellato dalla parte anteriore [Figure 4-28], e se le forze che agiscono sull’aereo

si potrebbe vedere, sollevare e peso sarebbero evidenti: due forze. Se l’aereo fosse in una banca, sarebbe evidente che l’ascensore non ha agito direttamente opposto al peso, ma ora agisce nella direzione della banca. Una verità di base sulle curve: quando l’aereo banchi, l’ascensore agisce verso l’interno verso il centro della curva, così come verso l’alto.

La prima legge del moto di Newton, la legge di inerzia, afferma che un oggetto a riposo o che si muove in linea retta rimane a riposo o continua a muoversi in linea retta fino a quando non viene agito da qualche altra forza. Un aereo, come qualsiasi oggetto in movimento, richiede una forza laterale per farlo girare. In una svolta normale, questa forza viene fornita incassando l’aereo in modo che l’ascensore venga esercitato verso l’interno, così come verso l’alto. La forza di sollevamento durante una svolta è separata in due componenti ad angolo retto l’uno rispetto all’altro. Una componente, che agisce verticalmente e opposta al peso (gravità), è chiamata “componente verticale di portanza”. L’altro, che agisce orizzontalmente verso il centro della svolta, è chiamato “componente orizzontale dell’ascensore” o forza centripeta. La componente orizzontale dell’ascensore è la forza che tira l’aereo da una traiettoria rettilinea per farlo girare. La forza centrifuga è la “reazione uguale e opposta” del velivolo al cambiamento di direzione e agisce uguale e opposta alla componente orizzontale di portanza. Questo spiega perché, in un giro eseguito correttamente, la forza che gira l’aereo non è fornita dal timone. Il timone viene utilizzato per correggere qualsiasi deviazione tra la traccia dritta del naso e la coda dell’aereo. Una buona svolta è quella in cui il muso e la coda dell’aereo tracciano lungo lo stesso percorso. Se non viene utilizzato alcun timone in una curva, il muso dell’aereo si imbatte all’esterno della curva. Il timone viene utilizzato per riportare il naso in linea con il relativo vento.

Un aereo non è guidato come una barca o un’automobile. Affinché un aeromobile possa girare, deve essere bancario. Se non è bancario, non c’è alcuna forza disponibile per farla deviare da una traiettoria di volo dritta. Al contrario, quando un aeromobile è a terra, gira, a condizione che non scivoli all’interno della curva.

Un buon controllo direzionale si basa sul fatto che l’aereo tenta di girare ogni volta che è ingrandito. I piloti dovrebbero tenere a mente questo fatto quando tentano di tenere l’aereo in volo dritto e livellato.

La semplice incassamento dell’aereo in una svolta non produce alcun cambiamento nella quantità totale di portanza sviluppata. Poiché l’ascensore durante la sponda è suddiviso in componenti verticali e orizzontali, la quantità di sollevamento opposta alla gravità e il supporto del peso dell’aeromobile viene ridotta. Di conseguenza, l’aereo perde quota a meno che non venga creato un sollevamento aggiuntivo. Questo viene fatto aumentando l’AOA fino a quando la componente verticale di portanza è di nuovo uguale al peso. Poiché la componente verticale di portanza diminuisce all’aumentare dell’angolo di sponda, l’AOA deve essere progressivamente aumentato per produrre un sollevamento verticale sufficiente per sostenere il peso dell’aeromobile. Un fatto importante per i piloti da ricordare quando si effettuano curve di quota costanti è che la componente verticale dell’ascensore deve essere uguale al peso per mantenere l’altitudine.

A una data velocità di trasmissione, la velocità con cui un aeromobile gira dipende dall’entità della componente orizzontale dell’ascensore. Si trova che la componente orizzontale dell’ascensore è proporzionale all’angolo di sponda, ovvero aumenta o diminuisce rispettivamente all’aumentare o diminuire dell’angolo di sponda. All’aumentare dell’angolo di sponda, la componente orizzontale dell’ascensore aumenta, aumentando così il marciume. Di conseguenza, a una data velocità, il marciume può essere controllato regolando l’angolo di sponda.

Per fornire una componente verticale di portanza sufficiente per mantenere l’altitudine in una curva a livello, è necessario un aumento dell’AOA. Poiché la resistenza del profilo alare è direttamente proporzionale al suo AOA, la resistenza indotta aumenta all’aumentare della portanza. Questo, a sua volta, provoca una perdita di velocità dell’aria in proporzione all’angolo del banco. Un piccolo angolo di sponda si traduce in una piccola riduzione della velocità dell’aria, mentre un ampio angolo di sponda si traduce in una grande riduzione della velocità dell’aria. deve essere una spinta aggiuntiva (potenza)

Applicato per prevenire una riduzione della velocità dell’aria nelle curve di livello. La quantità richiesta di spinta aggiuntiva è proporzionale all’angolo del banco.

Per compensare l’aumento di sollevamento, che risulterebbe se la velocità dell’aria fosse aumentata durante una svolta, l’AOA deve essere diminuito, o l’angolo di sponda aumentato, se si vuole mantenere un’altitudine costante. Se l’angolo di sponda viene mantenuto costante e l’AOA diminuisce, il marciume diminuisce. Per mantenere un marciume costante all’aumentare della velocità, l’AOA deve rimanere costante e aumentare l’angolo di sponda.

Un aumento della velocità dell’aria si traduce in un aumento del raggio di svolta e la forza centrifuga è direttamente proporzionale al raggio della curva. In un giro eseguito correttamente, la componente orizzontale di portanza deve essere esattamente uguale e opposta alla forza centrifuga. All’aumentare della velocità dell’aria in un giro di livello costante, il raggio della curva aumenta. Questo aumento del raggio di svolta provoca un aumento della forza centrifuga, che deve essere bilanciata da un aumento della componente orizzontale di portanza, che può essere aumentato solo aumentando l’angolo di sponda.

In una curva scivolante, l’aereo non gira alla velocità appropriata per la banca utilizzata, poiché l’aereo è imbardato verso l’esterno della traiettoria di volo di svolta. Il velivolo è troppo incassato per il marciume, quindi la componente di portanza orizzontale è maggiore della forza centrifuga. [Figure 4-29] L’equilibrio tra la componente di portanza orizzontale e la forza centrifuga viene ristabilita diminuendo la sponda, aumentando il marciume o una combinazione dei due cambiamenti.

Una curva di slittamento risulta da un eccesso di forza centrifuga sopra la componente di sollevamento orizzontale, tirando l’aereo verso l’esterno della curva. Il marciume è troppo grande per l’angolo di sponda. La correzione di una curva di slittamento comporta quindi una riduzione del marciume, un aumento del banco o una combinazione dei due cambiamenti.

Per mantenere un dato marciume, l’angolo di sponda deve essere variato con la velocità dell’aria. Ciò diventa particolarmente importante negli aerei ad alta velocità. Ad esempio, a 400 miglia all’ora (MPH), un aeromobile deve essere posizionato su un aeromobile di circa 44° per eseguire una svolta a velocità standard (3° al secondo). Con questo angolo di sponda, solo il 79 percento circa della portanza dell’aeromobile comprende la componente verticale dell’ascensore. Ciò provoca una perdita di altitudine a meno che l’AOA non sia sufficientemente aumentato per compensare la perdita di sollevamento verticale.

4.6.2 Forze in salita #

Per tutti gli scopi pratici, l’ascensore delle ali in uno stato stazionario di salita è lo stesso di un volo a livello costante alla stessa velocità. Sebbene la traiettoria di volo dell’aeromobile sia cambiata quando è stata stabilita la salita, l’AOA dell’ala rispetto alla traiettoria di volo inclinata ritorna praticamente agli stessi valori, come fa l’ascensore. C’è una variazione momentanea iniziale come mostrato nella Figura 4-30. Durante il passaggio dal volo diritto e livellato a una salita, si verifica un cambiamento nell’ascensore quando viene applicata per la prima volta la pressione dell’ascensore posteriore. Alzando il muso dell’aereo aumenta l’AOA e aumenta momentaneamente la portanza. Sollevare in questo momento è ora maggiore del peso e avvia l’aereo che si arrampica. Dopo che la traiettoria di volo si è stabilizzata sulla pendenza verso l’alto, l’AOA e il sollevamento tornano a circa i valori di volo di livello.

Se la salita viene inserita senza variazioni di potenza, la velocità dell’aria diminuisce gradualmente perché la spinta necessaria per mantenere una data velocità di volo in volo è insufficiente per mantenere la stessa velocità in una salita. Quando la traiettoria di volo è inclinata verso l’alto, una componente del peso dell’aeromobile agisce nella stessa direzione e parallelamente alla resistenza totale dell’aeromobile, aumentando così la resistenza totale effettiva. Di conseguenza, la resistenza totale è maggiore della potenza e la velocità dell’aria diminuisce. La riduzione della velocità dell’aria si traduce gradualmente in una corrispondente diminuzione della resistenza fino a quando la resistenza totale (compresa la componente del peso che agisce nella stessa direzione) è uguale alla spinta. [Figure 4-31] A causa della quantità di moto, la variazione della velocità è graduale, variando notevolmente con le differenze nelle dimensioni dell’aeromobile, nel peso, nella resistenza totale e in altri fattori. Di conseguenza, la resistenza totale è maggiore della spinta e la velocità dell’aria diminuisce.

In genere, le forze di spinta e resistenza, e sollevamento e peso, diventano nuovamente bilanciate quando la velocità dell’aria si stabilizza ma con un valore inferiore rispetto al volo diritto e livellato con la stessa potenza. Poiché il peso dell’aeromobile agisce non solo verso il basso ma all’indietro con la resistenza durante una salita, è necessaria una potenza aggiuntiva per mantenere la stessa velocità del volo di livello. La quantità di potenza dipende dall’angolo di salita. Quando la salita è stabilita abbastanza ripida da poter essere disponibile una potenza insufficiente, ne risulta una velocità più bassa.

La spinta richiesta per una salita stabilizzata equivale a resistenza più una percentuale di peso dipendente dall’angolo di salita. Ad esempio, una salita di 10° richiederebbe una spinta per eguagliare la resistenza più il 17% del peso. Salire dritto richiederebbe una spinta per eguagliare tutto il peso e la resistenza. Pertanto, l’angolo di salita per le prestazioni di salita dipende dalla quantità di potenza in eccesso disponibile per superare una parte di peso. Si noti che gli aerei sono in grado di sostenere una salita a causa della spinta in eccesso. Quando la spinta in eccesso è scomparsa, l’aereo non è più in grado di arrampicarsi. A questo punto, l’aereo ha raggiunto il suo “soffitto assoluto”.

4.6.3 Forze nelle discese #

Come in salita, le forze che agiscono sull’aereo subiscono cambiamenti definiti quando si entra in una discesa dal volo rettilineo. Per l’esempio seguente, l’aereo sta discendendo alla stessa potenza utilizzata nel volo rettilineo.

Quando la pressione in avanti viene applicata al giogo di controllo per avviare la discesa, l’AOA viene momentaneamente diminuito. Inizialmente, lo slancio dell’aereo fa sì che l’aereo continui brevemente lungo la stessa traiettoria di volo. Per questo istante, l’AOA diminuisce facendo diminuire il sollevamento totale. Con il peso ora maggiore di Lift, l’aereo inizia a scendere. Allo stesso tempo, la traiettoria di volo passa da un livello a un percorso di volo discendente. Non confondere una riduzione dell’ascensore con l’incapacità di generare un sollevamento sufficiente per mantenere un volo livellato. Il percorso di volo è in fase di manipolazione con la spinta disponibile in riserva e con l’ascensore.

Per scendere alla stessa velocità di volo utilizzata nel volo dritto e livellato, la potenza deve essere ridotta all’ingresso della discesa. La componente del peso che agisce in avanti lungo la traiettoria di volo aumenta all’aumentare dell’angolo di velocità di discesa e, al contrario, diminuisce al diminuire dell’angolo di velocità di discesa. La componente del peso che agisce in avanti lungo la traiettoria di volo aumenta all’aumentare dell’angolo di velocità di discesa e, al contrario, diminuisce al diminuire dell’angolo di velocità di discesa.