La velocità di virata dipende dai seguenti due elementi:

• La componente orizzontale della portanza (forza centripeta)
• La velocità tangenziale del velivolo (velocità reale)

La velocità o virata è direttamente proporzionale alla componente orizzontale della portanza e inversamente proporzionale alla velocità tangenziale del velivolo.

Per un dato angolo di virata, il le componenti verticali e orizzontali della portanza saranno le stesse, indipendentemente dalla velocità relativa in volo livellato.

Di conseguenza l'aereo sperimenterà la stessa accelerazione centripeta, indipendentemente dalla velocità relativa.

Poiché la velocità tangenziale è più lento, qualsiasi tipo di forza centripeta produrrà una maggiore velocità di virata per un aereo in volo più lento rispetto a un aereo in movimento più veloce e questo può essere mostrato dall'equazione dell'accelerazione centripeta

$$ a_c = \ frac {v ^ 2} {r} $$

quindi sia un aeroplano che vola lento con una velocità reale $ v_s = 100 $ nodi sia un aeroplano che vola veloce con una velocità reale $ v_f = 200 $ kno ts sperimenta la stessa accelerazione centripeta.

$$ \ dfrac {v_s ^ 2} {r_s} = \ dfrac {v_f ^ 2} {r_f} = 4 \ \ dfrac {v_s ^ 2} {r_f} $$

o, $$ \ dfrac {1} {r_s} = \ dfrac {4} {r_f} $$

Di conseguenza $ r_s < r_f $; in questo caso $ r_f = 4 \ r_s $

Poiché la velocità angolare è uguale alla velocità tangenziale divisa per il raggio.

$$ \ omega = v / r $$

la velocità angolare dell'aereo più lento sarà maggiore di quella dell'aereo più veloce.

$$ \ omega_s = v_s / r_s $$

e

$$ \ omega_f = \ dfrac {v_f} {r_f} = \ dfrac {2 \ v_s} {4 \ r_s} = \ frac {1} {2} w_s $$

Quindi il nostro due volte più lento dell'aereo gira due volte più veloce di quello più veloce in queste condizioni.

Un altro modo per spiegarlo in termini più semplici sarebbe:

Due veicoli, che guidano rispettivamente a 10 m / se 100 m / s, eseguono entrambi una svolta di 180 gradi a sinistra.

Il problema è che ogni macchina deve girare in modo che il guidatore subisca solo un'accelerazione laterale di 0,5 G.

Per l'auto che viaggia a 10 m / s, questo significherà un raggio di svolta di 20 m.
l'auto completerà la svolta in poco più di 6 secondi coprendo 62,8 m.

Per l'auto che procede a 100 m / s, un raggio di svolta di 2000 m produrrà la stessa forza laterale. 63 secondi coprendo una distanza di 6283 m.

In breve, l'auto più lenta può fare un'inversione a U molto più veloce.

Lo stesso pensiero può essere applicato al volo.

La parola chiave è "velocità" di svolta. Significa che se stai viaggiando più lentamente, ci vorrà meno tempo per completare una svolta di 360 gradi rispetto a se stessi andando veloce. È come quando guidi un'auto.

Se vuoi completare la curva rapidamente ad alta velocità, hai bisogno di un angolo di virata più ripido rispetto all'angolo che avresti bisogno a bassa velocità.

Il peso non cambia a velocità diverse, quindi anche la portanza non cambia se mantieni lo stesso angolo di inclinazione. A velocità inferiori, tuttavia, l'energia cinetica, la cui direzione deve essere cambiata in una virata, è minore, quindi la stessa forza di portanza ha meno lavoro da fare.

Un'ala inclinata crea una forza laterale che viene utilizzato come forza centripeta in un turno. Questa forza sta effettivamente spingendo l'aereo lateralmente nella nuova direzione di movimento. Durante la virata, la forza centripeta accelererà il velivolo lateralmente e decelererà la sua componente di velocità originale, in modo tale che la direzione del vettore di velocità cambi continuamente mentre il suo valore scalare rimane costante. Se la velocità di conversione è inferiore, la rotazione può essere eseguita più rapidamente.

Per favore, perdona la mia battuta: perché è molto difficile girare un proiettile in velocità.

Stesso angolo di inclinazione => stessa forza di rotazione. Molto meno energia inerziale per girarsi quando l'aereo vola lentamente.

Quando si svolta, l'accelerazione viene utilizzata per reindirizzare la direzione di marcia. Se la tua velocità iniziale è bassa (volo lento), è necessaria una minore accelerazione (angolo di virata * tempo) per reindirizzare il tuo viaggio.

Se la tua velocità iniziale è alta (volo SR-71 Mach 3.2) allora maggiore accelerazione (angolo di inclinazione * tempo) è necessario per reindirizzare il tuo viaggio.

L'angolo di inclinazione qui descrive l'accelerazione perché in effetti ribalta una parte della "portanza" in una direzione orizzontale, che provoca il cambio di direzione.

Ovviamente volando dritto e livellato, l'ascensore viene utilizzato per contrastare esattamente la forza di gravità. In una virata di livello, una parte della portanza dell'ala viene utilizzata per far cambiare la direzione di marcia (accelerazione orizzontale), e anche l'elevatore posteriore viene aggiunto per aumentare l'angolo di attacco e causare un aumento temporaneo della portanza durante la virata. (A proposito, questo potrebbe rallentarti un po 'nella virata.)

Quindi la risposta semplice è che c'è meno energia (tempo di accelerazione *) impiegata per far girare un oggetto lento rispetto a un oggetto veloce.

Un aereo più lento con un angolo di inclinazione costante dovrà volare con un AOA più alto per mantenere la stessa quantità di portanza rispetto a quello più veloce. A un angolo di inclinazione costante, i componenti della portanza verticale e orizzontale sono distribuiti nello stesso rapporto veloce o lento.

Perché quello più lento gira più velocemente? A causa della maggiore resistenza aerodinamica a un AOA più elevato, c'è più resistenza al movimento in avanti, mentre il profilo laterale è identico a quello più veloce.

Quello più lento ha un'accelerazione laterale uguale a quello più veloce (componente di portanza orizzontale) ma meno movimento in avanti. Il vettore risultante (direzione di volo) è più nella direzione della svolta. Notare che le forze G laterali sono le stesse. Per fare ciò, l'aereo più veloce deve virare più lentamente!

Anche inclinare il risultato a favore della deflessione più lenta e aumentata dell'elevatore, ruotato di lato nella banca, aiuta a far virare l'aereo più velocemente.

Infine, l'esplosione dell'elica sulla superficie della coda (grazie a John K) crea anche maggiori forze di virata.

L'ala tira l'aereo lateralmente, la coda lo gira. Aggiungi potenza in una curva lenta.