È in parte inerente al modo in cui le cose si ridimensionano.

Se raddoppi la lunghezza del modello, l'area dell'ala (lunghezza moltiplicata per larghezza) aumenta di un fattore 4, ma il peso e il volume ( lunghezza per larghezza per altezza) aumenterà di un fattore 8 ... quindi raddoppiare le dimensioni significa dimezzare il rapporto peso / sollevamento.

Nei casi più estremi, un modello minuscolo soffia via uno sbuffo di vento e un modello enorme (più grande dell'aereo reale) non può decollare affatto.

Suppongo che teoricamente potresti provare a rendere i modelli piccoli più difficili da pilotare, aggiungendo peso extra.

Quanto sopra è teoricamente vero ma forse non ha senso in pratica: si presume che i materiali strutturali diventino più sottili quando il modello viene ridimensionato, in realtà la struttura non è nemmeno lo stesso materiale.

Vediamola in un altro modo:

• Un A380 a grandezza naturale pesa diciamo 500 tonnellate , lungo circa 70 metri

• Diminuisci il modello a 1 metro e la superficie è diminuito di (70x70 =) 5000”.

• Quindi, affinché il modello abbia lo stesso peso per area dell'aereo a grandezza naturale, dovrebbe pesare (500 tonnellate / 5000 =) 100 kg .

Il tuo modello da 1 metro presumibilmente pesa molto meno di 100 kg, quindi ha un rapporto peso-area molto inferiore. QED.

È anche importante considerare il numero di Reynolds, che dipende dalla viscosità e dalla densità dell'aria e dalle dimensioni e dalla velocità del modello. Il numero di Reynolds influenza la turbolenza, che è molto importante per la portanza di un'ala (per un esempio di come anche un piccolo cambiamento ha un grande effetto, vedi Può uno strato di ghiaccio spesso come carta vetrata ridurre la portanza del 30 percento e aumentare la resistenza al 40 percento?).

Per ottenere il numero di Reynolds corretto per un modello piccolo è necessario aumentare la densità (ad es. pressione) dell'aria o aumentare la sua velocità. Ma data la velocità normale dell'aereo, non è possibile aumentare (aumentare) la velocità dell'aria perché diventerebbe super-sonora, il che cambierebbe lo scenario.

Basato su questa risposta a " Comprendendo il problema del ridimensionamento del numero di Reynolds " e i commenti sottostanti, penso che un modello di 1 metro di un A380 di 70 metri (quindi una scala di 70: 1) potrebbe comportarsi come il modello in scala reale se fosse volato nelle seguenti condizioni:

• la densità dell'aria viene aumentata, quindi 70 atmosfere di pressione dell'aria
• portanza e resistenza vengono ridotte, quindi:
  • il peso del modello è di 7 tonnellate (invece di 500 tonnellate)
  • la spinta del modello è di 4.000 libbre (invece di 300.000 libbre), ovvero circa 2 tonnellate
• la velocità dell'aria è realistica (es. 150 nodi al decollo)

Ovviamente questo sarebbe abbastanza insolito per un modello di aeroplano ¹ .

¹ _{L'aria si liquefa a 60 atmosfere; e il modello avrebbe bisogno di una densità specifica di circa 100, cioè 5 volte più pesante dell'oro o dell'uranio).}

Gli aeromodelli sono generalmente costruiti con un carico alare molto inferiore e rapporti peso / potenza molto più elevati. Questo può essere fatto parzialmente perché non hanno un carico utile reale e non devono volare per lunghi periodi.

Avere un aereo che è caricato più leggermente e ha più potenza si traduce nei tratti che menzioni. Inoltre, essere più leggeri significa che le raffiche di vento e altre turbolenze avranno un impatto maggiore e si tradurranno in cambi di direzione più rapidi.

Devo anche notare che la potenza extra e il carico alare inferiore sono desiderabili in un modello perché un pilota remoto non ha la stessa strumentazione e input sensoriale fisico che si ottiene stando sull'aereo e aiuta a volare più vicino ai limiti dell'aereo.

Le leggi della fisica non sono invarianti di scala.

L'area scala con il quadrato della dimensione mentre il volume scala con il cubo della dimensione. Gli effetti aerodinamici si adattano approssimativamente all'area. La massa scala approssimativamente con il volume. Scale inerziali con massa. Il momento di inerzia scala con la dimensione dei tempi di massa.

Il risultato finale di ciò è che i modelli hanno effetti aerodinamici molto più forti rispetto alla loro inerzia. Questo li rende molto più agili delle loro controparti del mondo reale. Gli aerei del mondo reale OTOH sono generalmente in grado di volare più velocemente e più lontano e hanno un consumo di carburante migliore per tonnellata-miglio.

Non sono sicuro che tu stia chiedendo solo informazioni sulla fisica coinvolta, quindi spero che questo non sia troppo tangenziale, ma un fattore che non è stato davvero toccato molto è l'input del pilota.

Inoltre per affrontare le influenze dirompenti che le persone hanno già menzionato, il pilota di un modello dovrebbe ignorare la sua effettiva capacità di manovra e usare molta moderazione - input di controllo molto, molto piccoli e precisi, accelerazione inutilmente lenta, e così via - per ottenere un comportamento di volo in scala convincente.

Con questo approccio (e in condizioni di super calma) penso che saresti sorpreso di ciò che si può ottenere con modelli di grandi dimensioni: probabilmente hai visto il modello radiocomandato funzionare nei film senza rendersene conto. Tuttavia, al di fuori di applicazioni del genere, deve esserci una forte tentazione solo di far girare il modello in giro, perché volare è divertente!

Ovviamente è improbabile che tu veda molti modelli volare nei film ora, dal momento che le macchine volanti sono una delle cose che è abbastanza facile rendere convincente usando CGI. Ma per un po 'di contesto storico, c'è una piccola ma interessante galleria qui con alcuni degli aeromodelli del film The Battle of Britain , che è stato notato per il suo eccezionale modello di lavoro (considerando che è stato realizzato in anni Sessanta).

http://www.daveswarbirds.com/bob/models.htm

Dipende anche dal pilota. Ho visto un ragazzo pilotare un modello con apertura alare di 5 piedi di Piper Cub proprio come se fosse la cosa reale. Molto più a lungo del necessario (per il modello) corsa di decollo con la coda sollevata, trattenuto sull'acceleratore per simulare la velocità di scala, ha volato il modello per l'atterraggio e lo ha srotolato. Volo molto carino. Ma poteva averlo accostato a caldo come la descrizione dell'OP.

Guarda questa discussione molto rilevante su Space.SE: Può un Saturno V in miniatura arrivare sulla luna e tornare indietro?

Il problema di scala del cubo quadrato è già stato menzionato in altre risposte, ma un altro fattore importante sarà che il numero di Reynolds dell'aria non scala con il modello. Puoi pensare a questo come se l'aria fosse più viscosa dal punto di vista del mezzo di piccola scala , il che aumenta la resistenza senza fornire alcun sollevamento aggiuntivo (Grazie a Vladimir F nei commenti per le correzioni) .

La maggior parte delle risposte precedenti sono corrette, sto solo cercando di dirlo con parole semplici.

La costruzione di un aereo richiede una messa a punto precisa di forma, composizione del materiale, volumi, masse, aree di vari elementi come il corpo, le ali, le superfici di controllo, i motori, ecc. Ora pensa che tutti questi elementi siano ottimizzati per l'aereo in scala reale, in modo che possa volare perfettamente nelle condizioni aerodinamiche per cui è progettato, vale a dire velocità (che implica distanza ), densità dell'aria (che implica volume ), sollevamento, trascinamento (che implica area ) e peso (che implica massa ). Tutto questo è il risultato dell'ingegneria aeronautica e delle equazioni della meccanica dei fluidi.

Ora, come sottolineato in precedenza, quando si scala distanza , quindi aree , i volumi e le masse vengono ridimensionati in modo diverso. In particolare l'area corrisponde alla distanza ^ 2, il volume alla distanza ^ 3. La massa va all'incirca con il volume, ma dipende dai materiali di cui sarà fatto l'aereo del modello, che sono probabilmente diversi da quelli di cui è fatto l'aereo reale.

Quindi diventa ovvio che l'aereo del modello ridotto opera in condizioni aerodinamiche completamente diverse rispetto al piano reale. Da qui le caratteristiche di manovrabilità radicalmente diverse.

Il modello in scala sta volando al massimo delle sue potenzialità, ma mentre quello attuale sta seguendo gli standard delle compagnie aeree globali per la sicurezza e il volo e le manovre nelle sue zone di sicurezza.

Non vogliamo che il nostro pilota di linea prenda curve strette solo perché l'aereo potrebbe, vero?

hoehne e Swapnil hanno già notato che quando il modello è in grado di eseguire manovre eccezionali non significa che il pilota debba eseguirle.

Modelli , qualunque sia il loro modello, sono più agili grazie al rapporto peso / potenza più elevato e ai motori più agili. I ritardi tra il minimo e il massimo dell'acceleratore per le imbarcazioni reali sono molto più lunghi dei ritardi per i motori di modello.

Un'altra differenza è nel rapporto volume (massa) -area, non è costante. Ciò consente al modello di aereo di volare con velocità più lente.

Anche l'area effettiva dei flap e del timone è diversa per il modello e l'imbarcazione reale. E i loro angoli di deflessione sono più alti per i modelli di aerei rispetto a quelli reali.

Per costruire un modello fyable devi modificare la posizione del centro di massa. Se riduci tutto, l'aereo non sarà affatto in grado di volare.

La modellazione, in modo scientifico, è un problema reale e non banale e bisogna essere molto cauti per estrapolare il modello (ridimensionato) dati a problemi reali (potenziati). E l'idrodinamica e l'aerodinamica sono le più difficili di tutte.