Domanda:
Perché un aliante dovrebbe avere la zavorra d'acqua? Se sta cercando di rimanere in volo senza motore, non sarebbe meglio essere il più leggeri possibile?
Lnafziger
2014-01-05 21:57:02 UTC
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Quindi stavo guardando la descrizione di un aliante ASW 27 B e mi sono imbattuto in questa affermazione:

Due serbatoi d'acqua nella vela più altri 35 litri il serbatoio nella fusoliera consente all'ASW 27 B di trasportare più zavorra d'acqua rispetto a qualsiasi altro aliante da 15 m e gli offre anche la più ampia gamma di carichi alari

Se un aliante sta cercando di rimanere in alto come più a lungo possibile, non sarebbe meglio essere leggeri? Perché dovresti aggiungere la zavorra e riuscire a scaricarla?

Oltre a tutti i vantaggi in termini di velocità, scaricare la zavorra poco prima dell'atterraggio rende le foto * fantastiche *. Occasionalmente è stato utilizzato anche per irritare i concorrenti (^ _-)
@yankeekilo: Haha, buoni punti!
Stai anche cercando di volare lontano e velocemente, il che richiede energia. E il peso + gravità è un ottimo modo per immagazzinare energia.
Otto risposte:
#1
+59
Force
2014-01-06 01:16:04 UTC
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La massa non influisce sulla distanza massima, ma solo sulla resistenza massima.

Ad esempio, immagina due aerei identici A e B: A pesa 50 kg in meno di B. Supponendo assenza di vento (orizzontale / verticale) e velocità della planata migliore, entrambi gli alianti atterreranno esattamente nello stesso punto.

L'aereo più leggero A tuttavia arriverà dopo B, poiché la velocità della planata migliore è inferiore a per B. In conclusione si può dire che quella massa aggiuntiva aumenta solo la velocità di crociera, ma non la distanza di viaggio.

Le gare di alianti sono la maggior parte delle volte una rotta che devi percorrere nel minor tempo possibile. Ciò significa che, se hai una velocità maggiore di planata migliore, puoi volare più velocemente nelle competizioni.

L'unico svantaggio di avere un peso maggiore è che il tuo liftrate in termica sarà ridotto a causa del velocità più elevate è più difficile centrare le termiche.

È anche possibile spostare il centro di gravità (CG) con il carico aggiunto in una certa misura. Più ci si trova al limite di poppa, maggiore è la distanza massima. Questo perché avrai meno forza verso il basso dallo stabilizzatore richiesta. (Se il baricentro è al limite anteriore, dovrai tirare la levetta di controllo per volare livellato, quindi hai più resistenza). Tuttavia penso che questo sia un effetto collaterale piuttosto positivo e la maggior parte delle volte l'acqua viene utilizzata per volare più velocemente.

Fonte: sono un pilota di aliante e attualmente sto facendo il mio addestramento ATPL.

Un altro svantaggio / avvertimento di un carico più elevato è la maggiore velocità di stallo.
Sì, in un certo senso ho sottinteso che con "velocità più elevate è più difficile centrare le termiche", ma hai assolutamente ragione. Il più delle volte centrate le termiche appena sopra la velocità di stallo.
Ci sono due fattori: maggiore velocità di stallo e maggiore rapporto di caduta. Entrambi hanno effetti negativi sul cerchio, specialmente. in termiche deboli / strette. Ma ho menzionato una maggiore velocità di stallo principalmente a causa della cura aggiuntiva che devi prestare, ad es. vicino al terreno (creste) o in caso di atterraggio improvviso che potrebbe non lasciare il tempo di scaricare correttamente.
Questa è una buona risposta, ma, riguardo al CG, i più moderni alianti hanno una zavorra specifica e diversa, situata nel tailfin, non nelle ali.
In realtà, l'aliante più pesante volerà più lontano dalla stessa altezza. Il carico alare più elevato gli consente di volare a un numero di Reynolds più elevato e per un aliante questo si traduce in una minore resistenza all'attrito.
@PeterKämpf Hai una fonte per questo?
Questo risponde alla domanda, ma non affronta l'aerodinamica: perché una vela più pesante ha una grande velocità massima L / D?
Una parte della mia risposta non è affrontata in questa risposta: perché dovresti voler scaricare la zavorra, considerando i vantaggi che elenchi, una zavorra fissa non sarebbe migliore?
@PeterKampf perché la resistenza all'attrito diminuisce con l'aumentare della velocità? Avrei pensato che fosse vero il contrario.
@pericynthion: Hai ragione, e volevo dire coefficiente di resistenza. Devo riformulare il mio commento.
Il numero di @Force: Reynolds aumenta con la velocità e il coefficiente di resistenza all'attrito diminuisce. Volare a un carico alare maggiore significa volare a un regime di velocità più elevato e con un coefficiente di resistenza all'attrito inferiore, quindi un L / D migliore rispetto allo stesso punto polare a velocità inferiore. Questa è l'aerodinamica di base: quale fonte ti serve?
@PeterKämpf Ah, ora ha senso. Grazie, ero preoccupato di aver avuto un malinteso di base :)
@PeterKämpf Come sottolineato nella risposta, presumo che entrambi gli alianti stiano volando alla velocità della migliore planata
@Force… sì, il che significa che si vola più velocemente perché ha un carico alare maggiore. Lo dici nella tua risposta. Se si arriva prima nello stesso punto, * deve * aver volato più velocemente.
@Lnafziger: Perché l'atterraggio sarà più morbido se ti sbarazzi del peso / massa extra in anticipo.
#2
+23
yankeekilo
2014-01-08 04:26:52 UTC
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Oltre alle altre risposte, diamo un'occhiata a questo diagramma L / D (= E) dell'allettante DG-1000 del DG Flugzeugbau (ma non temere, è vero per tutti alianti):

enter image description here

Il miglior rapporto L / D è uguale per diversi carichi alari, ma si verifica a velocità diverse: maggiore è il carico, maggiore è la velocità. Puoi anche vedere che la velocità minima / di stallo è maggiore anche per carichi più elevati.

Il diagramma successivo mostra la curva polare: enter image description here

Tu può vedere che il tasso di caduta minimo si verifica al carico minimo. Più pesante è il carico, più a lungo dovrai girare nella stessa termica per un dato guadagno di altezza.

Il carico è un compromesso tra velocità media più alta e arrampicata meno efficiente. In caso di forti termiche e / o lunghi intervalli di planata, l'ottimale si sposta verso il di più, in condizioni deboli verso una minore o nessuna zavorra. La cosa buona è che puoi scaricare l'acqua piuttosto rapidamente (anche parzialmente), in modo che in una competizione di solito tendi a riempire (e scaricare nel caso) piuttosto che iniziare leggero (il Quintus, ad esempio, può prendere fino a 250 litri!)

La zavorra di poppa nel piano di coda verticale viene talvolta utilizzata per bilanciare un baricentro anteriore causato dall'acqua nelle ali: a seconda della nave, lo scarico parziale può essere problematico.

Ovviamente ci sono molte filosofie e dibattiti tattici riguardo alla disputa "acqua o non acqua", ma una volta che hai superato una nave identica, più leggera con ali piene e nessuna perdita di altezza, puoi guarda quanto può essere divertente la zavorra (fino alla prossima termica, cioè).

#3
+13
Peter Kämpf
2017-03-09 02:46:49 UTC
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Mi sto sintonizzando con più di 3 anni di ritardo perché non sono completamente soddisfatto delle risposte qui. Sì, Lnafziger, quando vuoi restare sveglio il più a lungo possibile, l'aereo dovrebbe essere il più leggero possibile. Ma a volte è necessario scendere velocemente: questo è quando viene aggiunta la zavorra d'acqua.

La forza è giusta: la zavorra dell'acqua accelera tutto. Ma c'è di più.

Anche StallSpin ha un buon punto: un carico alare più alto equivale a meno disturbo da raffiche.

Ma ci sono due punti che dovrebbero essere considerati anche:

  1. Una velocità più alta significa un numero di Reynolds più alto. Poiché questo numero mostra il rapporto tra forze inerziali e viscose, significa che la resistenza all'attrito è relativamente inferiore. La conseguenza è che la vela con il carico alare più alto vola davvero un po 'più in là della vela leggera quando entrambi volano alla loro migliore velocità L / D. La differenza non è enorme, ma offre alla nave più pesante un altro vantaggio in termini di velocità quando può lasciare l'ultima virata in termica prima della vela più leggera.

    Ma il numero di Reynolds più alto fa una differenza ancora maggiore a bassa velocità: Roll il controllo è molto migliorato con la zavorra dell'acqua. Al range numerico di Reynolds tipico per l'ala esterna di una vela a bassa velocità (molto meno di un milione) l'aumento di velocità migliora notevolmente la resistenza allo stallo e la potenza di controllo.

Friction drag coefficient of a flat plate over Reynolds number
Coefficiente di resistenza all'attrito di una piastra piana sul numero di Reynolds (figura fonte). La curva per una vela è tra quella completamente laminare e quella completamente turbolenta. Nota i doppi assi logaritmici.

  1. Tattiche: la zavorra in acqua viene utilizzata principalmente nelle competizioni e quando più aerei condividono una termica, ogni pilota attende che gli altri volino alla termica successiva. Guardare gli altri gli dice qual è il percorso migliore per il minimo dislivello. Questo fa sì che anche i piloti più alti in termica aprano i loro freni veloci, solo per evitare di lasciare per primi la termica. Con la zavorra in acqua la velocità di salita è ridotta (il dislivello più alto più un raggio di sterzata maggiore cospirano per ridurre significativamente la velocità di salita dell'aliante), quindi il pilota con la zavorra in acqua avrà anche un vantaggio tattico nella fase di salita volando su una nave più pesante.
dettagli molto interessanti, una domanda: negli aerei di linea, più pesante è l'aereo, minore è la velocità di discesa - in che modo la zavorra aiuta a scendere velocemente in questo scenario?
@ymb1: No, gli aerei più pesanti volano più velocemente e anche la discesa è più veloce. Non ha senso aggiungere zavorra in un aereo a motore a meno che non sia necessario correggere la posizione del cg.
Mi dispiace, penso che la mia domanda non fosse chiara. A causa della limitazione dei commenti, ho posto una [nuova domanda] (https://aviation.stackexchange.com/q/75181/14897).
Anche se è molto chiaro che stai parlando di un generale "bisogno di velocità", il tuo commento specifico "Ma a volte devi scendere velocemente: questo è quando viene aggiunta la zavorra d'acqua". sembra aver causato una certa confusione. (Vedi ad esempio https://aviation.stackexchange.com/q/75181/34686). Potresti considerare di cambiare qualcosa con l'effetto di "Ma a volte devi volare veloce. Questo è quando viene aggiunta la zavorra d'acqua".
#4
+4
StallSpin
2014-01-06 04:10:22 UTC
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La risposta della forza è praticamente la risposta, ma considera anche che massa = inerzia. Se pesi di più, hai meno probabilità di essere disturbato da una determinata forza esterna (turbolenza). Un aereo più leggero è più manovrabile ma rimbalza anche molto.

Non posso commentare quanto effetto abbiano le zavorre in questione su questo per un aliante, però.

Probabilmente molto, dato che gli alianti sono generalmente molto più leggeri degli aerei a propulsione interna delle stesse dimensioni.
#5
+4
Sula
2015-02-06 08:41:28 UTC
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La risposta di Force è molto buona. Ma l'affermazione "la massa aggiuntiva aumenta solo la velocità di crociera, ma non la distanza di viaggio", vera per qualsiasi planata, non tiene conto del fatto che le condizioni adatte per il volo in volo esistono tipicamente per un tempo limitato ogni giorno, quindi aumentando la velocità di crociera sicuramente aumenta la distanza.

Il punto di StallSpin circa l'effetto ridotto della turbolenza su una vela zavorrata è significativo. Questo si vede meglio quando si vola su una cresta, che con vento forte può essere molto agitata. L'aliante zavorrato, subendo una minore accelerazione imposta dall'aria mossa, può volare più velocemente e più in basso, dove la componente orizzontale del vento è minore, richiedendo un angolo di granchio minore.

#6
+3
vsz
2015-10-21 00:43:49 UTC
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Un altro fattore che le risposte esistenti non menzionano: se stai pilotando un aliante biposto da solo, potresti voler aggiungere zavorra per correggere il tuo centro di gravità.

Gli alianti sono leggeri, quindi un la persona scomparsa può avere un effetto significativo sul centro di gravità. I biposto sono ottimizzati per volare con due persone a bordo. Ho persino visto una zavorra di piombo usata nella prua di un aliante quando un allievo molto magro e piccolo stava volando con un istruttore pesante sul sedile posteriore.

Ecco perché possiedo più di 50 libbre di pallini di piombo, cuciti in sacchetti di stoffa. Ci siedo sopra mentre volo un aliante. Altri piloti, più pesanti, siedono su qualcos'altro. In realtà, in tutta serietà, questa risposta potrebbe essere migliorata un po 'espandendola per coprire gli alianti monoposto. Praticamente in tutti gli alianti monoposto il pilota siede ben prima del baricentro, quindi un pilota leggero molto spesso deve portare zavorra nella posizione del pilota per mantenere il baricentro entro l'inviluppo consentito. Tuttavia, non è proprio quello che la domanda originale stava chiedendo.
#7
+1
quiet flyer
2020-03-13 06:23:42 UTC
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Oltre a tutto il buon contenuto in tutte le altre buone risposte, è necessario sottolineare un altro punto: quando la massa d'aria si muove orizzontalmente e / o verticalmente, il rapporto di planata sul terreno è diverso dal rapporto di planata attraverso la massa d'aria , e quindi il rapporto di planata sul terreno è diverso dal rapporto L / D.

Quando si plana con vento contrario, il rapporto di planata massimo ottenibile rispetto al suolo è maggiore quando la vela è pesante rispetto a quando è leggera . Puoi verificarlo facilmente da solo: iniziando con il secondo diagramma in questa risposta correlata, estendi l'asse orizzontale a sinistra abbastanza da includere l'origine del grafico. Ora metti la matita sul punto (x = 50 km / h, y = 0). Partendo da questo punto (x = 50 km / h, y = 0), la pendenza di una linea tracciata tangente alla curva velocità rispetto all'affondamento è il rapporto di planata più alto ottenibile con un vento contrario di 50 km / h in aria che non è né in aumento né affondando. Puoi vedere che la linea tracciata tangente alla curva zavorrata è più piatta (cioè ha meno pendenza) della linea tracciata tangente alla curva non zavorrata.

Quando si considera che quando un aliante vola un compito che ritorna a punto di partenza in una giornata ventosa, passa invariabilmente più tempo a volare con una componente di vento contrario che con una componente di vento in coda, questo non è un punto banale.

Naturalmente, questo effetto è ancora più pronunciato se disegniamo il nostro linea tangente da (x = 100 km / h, y = 0), che rappresenta il miglior rapporto di planata ottenibile quando si vola contro un vento contrario di 100 km / h.

Quando si vola in pendenza con un aliante in miniatura radiocomandato con vento forte, non è raro incontrare condizioni in cui un aliante leggermente caricato ha difficoltà a fare alcun progresso in avanti e affonda quasi verticalmente fino al suolo, mentre una versione pesantemente caricata dello stesso aereo può essere volata molto più vicino alla L / max. D angolo di incidenza e quindi può correre in avanti ad alta velocità mantenendo l'altitudine o arrampicata.

Allo stesso modo, se prendiamo il grafico discusso sopra ed estendiamo l'asse y verso l'alto in modo che si estenda in valori positivi per y, e iniziamo a disegnare la nostra linea tangente dal punto (x = 0, y = 0,2 m / s), possiamo trovare il rapporto di planata più alto ottenibile rispetto al suolo in presenza di un downdraft di 0,2 m / s e zero vento frontale / in coda. Anche in questo caso la linea tracciata tangente alla curva zavorrata è più piatta (cioè ha meno pendenza) rispetto alla linea tracciata tangente alla curva non zavorrata. In un downdraft, il rapporto di planata massimo ottenibile rispetto al suolo è maggiore quando la vela è pesante rispetto a quando è leggera. Poiché l'aria tra le termiche spesso affonda grado, anche questo non è un punto banale. Un esempio in cui è più probabile che un pilota di aliante sia interessato a massimizzare il suo rapporto di planata sul terreno è quando sta volando in aria che affonda, e in questa situazione la zavorra aiuta.

Lo stesso metodo può essere utilizzato per trovare il massimo rapporto di planata ottenibile rispetto al suolo in aria che sta affondando e include una componente di vento contrario. In questo caso la zavorra davvero aiuta molto: il rapporto di planata massimo ottenibile rispetto al suolo sarà molto più alto nella vela zavorrata che in quella senza zavorra.

Ovviamente questa risposta potrebbe essere migliorata fornendo effettivamente figure con le linee pertinenti disegnate su di esse, o collegamenti a un altro sito Web che illustra in modo indipendente lo stesso processo - lo salverò per qualche altro giorno.
#8
-3
DanO
2017-03-02 23:37:00 UTC
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Un punto non esplicitamente menzionato in altre risposte è che in una giornata di forte ascesa, nessuno vola al meglio L / D. Supponiamo che l'ascensore sia forte e che l'arrampicata non sia un problema. Zavorra fino a max lordo. Crociera tra le termiche a 100 nodi. Il tasso di caduta alla stessa velocità sarà molto più alto se non viene trasportata la zavorra.

Puoi vederlo facilmente controllando i diagrammi polari forniti in questa risposta correlata. Guarda il secondo diagramma: il grafico del tasso di caduta rispetto alla velocità relativa per tre diversi carichi alari. 100 nodi sono circa 180 km / h. Al carico più pesante, il tasso di caduta a questa velocità è di 1,8 m / sec, e al carico più leggero il tasso di caduta a questa velocità è di 3 m / sec. Questo è un tasso di caduta del 66% più alto.

Quando si vola a una determinata velocità che è ben al di sopra della migliore velocità L / D, la zavorra aumenta la distanza compensata per la stessa perdita di quota.

"* Controlla il diagramma del ploar per 100 nodi al massimo lordo *", sarebbe bello se potessi includere questo documento, perché è una cosa strana che la portata possa essere aumentata semplicemente aggiungendo peso ... se fosse vero, commerciale l'aereo trasporterebbe più passeggeri su una distanza maggiore a un costo inferiore.
Per credere a questa risposta avrai bisogno di un'ottima fonte per sostenerla.
Wow, molti voti negativi per questa affermazione molto vera? Immagino che i voti negativi siano un segno di accuratezza su questo sito. Non c'è da stupirsi che abbia rinunciato dopo una sola risposta. Inoltre è ovvio che l'affermazione è vera solo guardando il secondo diagramma su questa risposta correlata https://aviation.stackexchange.com/a/698/34686.
@mins - l'ultima riga del tuo commento sopra è affrontata dagli ultimi due paragrafi della mia risposta correlata qui https://aviation.stackexchange.com/a/75217/34686
@quietflyer: "* Wow, molti voti negativi per questa affermazione molto vera? *", I voti negativi non sono probabilmente perché questo è vero o falso, ma perché il punto strano (più pesante è l'aereo, più lunga è la portata) non è dimostrato e quindi "la risposta non è utile" che è l'attuale significato di un voto negativo (era diverso in passato credo). Confronta con la risposta di Pietro che viene argomentata. Forse puoi migliorare il post.
@mins - in realtà, lo ha dimostrato abbastanza bene; semplicemente non ha chiarito esattamente di quale grafico stesse parlando, che era uno fornito in un'altra risposta recente. Ora dovrebbe essere chiaro.
@Notts90supportsMonica - sorgente ora fornito.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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