Domanda:
Un aereo può volare all'indietro se la sua elica è al contrario?
TBBT
2015-08-20 06:13:18 UTC
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Vorrei sapere se un aereo a elica, ad esempio il P-51, potrebbe essere in grado di volare all'indietro. È possibile attraverso qualche trucco come cambiare l'angolo della lama o invertire la direzione di rotazione della sonda? Sarebbe stato difficile per il pilotaggio, ma è teoricamente possibile?

non può non avere quel talento per farlo, ma i loro sono aerei che possono effettivamente volare all'indietro [Articolo su un aereo che può fisicamente riportare indietro parole] (http://www.bbc.com/future/story/ 20150415-the-plane-that-can-fly-backwards) Anche volare all'indietro limita la spinta di un aereo quindi anche se può farlo non avrebbe molta portanza e ha un alto rischio di stallo.
Non hai bisogno di scusarti per il tuo inglese, molte altre persone su questo sito non conoscono molto l'inglese, quindi non c'è motivo di scusarti e il tuo inglese non è male perché ho capito l'intera domanda.
Dalla mia conoscenza del volo Kerbal e RC, se il tuo centro di gravità è dietro il centro di pressione, il tuo aereo diventa estremamente instabile. Normalmente il baricentro è davanti, quindi se si ruota la direzione del flusso d'aria, tutto è uguale, accadono cose brutte.
L'elica non funzionerebbe se ruotasse nell'altra direzione. Contrariamente alle ali, le pale probabilmente si fermerebbero comunque. Ma il [passo delle pale potrebbe essere invertito] (http://www.pilotoutlook.com/airplane_flying/reverse_thrust_and_beta_range_operations) senza cambiare la direzione di rotazione.
@Ethan: L'AN-2 non * vola * all'indietro. Ha una velocità minima in avanti che è inferiore a un vento contrario molto forte. Questo produce una velocità al suolo negativa (all'indietro) * non * velocità *. L'aereo si sta ancora muovendo in avanti nell'aria e il suo propulsore lo spinge in avanti nell'aria, non all'indietro.
Qualcuno dovrebbe menzionare l'Harrier tra tutte le risposte "No". Ovviamente non si basa sul suo profilo alare per generare portanza mentre lo fa, quindi probabilmente è un altro trucco ... https://www.youtube.com/watch?v=bKQlxCbaRQ4
Il montaggio dell'elica sulla parte posteriore dell'aereo conta? :) (configurazione Pusher, ad es. [Kyushu J7W] (https://en.wikipedia.org/wiki/Kyushu_J7W))
Bene, anche le ali lavorerebbero contro di te mentre i bordi d'uscita diventano improvvisamente i bordi d'attacco, spingendo l'aereo verso il basso invece di sollevarlo.
Trivia correlata-- tipicamente, un aeromodello radiocomandato continuerà a volare se l'elica viene inserita all'indietro in modo che il "bordo affilato" sia in testa e il "bordo arrotondato" in coda. Quindi il profilo alare dell'elica sta ancora creando una certa spinta, cioè portanza, in questa configurazione. Tuttavia, le prestazioni saranno notevolmente ridotte. Ora, per quanto riguarda la stabilità di beccheggio di un intero aeroplano che vola "all'indietro"? Direi che è meglio che ci sia un computer che aiuti tutto a funzionare bene.
Ho anche visto una foto di un modello di aeroplano in cui l'intero gruppo alare, che aveva un diedro, era fasciato in gomma sulla fusoliera capovolto e all'indietro, quindi aveva anedra e quindi il bordo tagliente era anteriore e il bordo arrotondato stava trascinando. Secondo quanto riferito, volava ancora.
Otto risposte:
voretaq7
2015-08-20 07:10:58 UTC
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Volare? No.
Le ali generalmente producono una portanza sufficiente a mantenere un aereo in volo quando l'aria scorre su di esse nella direzione prevista. Se si inverte il flusso d'aria sopra l'ala (muovendosi all'indietro nell'aria, per esempio) l'ala non produrrebbe più la portanza necessaria e l'aereo "discenderebbe ad una velocità estremamente rapida" fino a quando un normale flusso d'aria sulle ali non fosse restaurato. (Questo è il modo educato di dire "quella dannata cosa cade dal cielo come una roccia!")

Spostarsi? Sì. Almeno sul campo.
Questo è stato dimostrato in più di un'occasione da Fat Albert, il C-130 che supporta i Blue Angels. Anche se le eliche stesse non si invertono, il passo delle pale viene modificato per produrre la spinta inversa (rallentando l'aereo come fanno gli invertitori di spinta su un motore a reazione, e in questo caso invertendo la sua direzione di marcia).


Notare che esiste una notevole eccezione alla regola "gli aeroplani non possono volare all'indietro", cui allude l'articolo Ethan a cui allude: se la velocità del vento supera alla velocità di stallo dell'aereo è possibile che un aereo "voli" alla sua velocità minima, ma si sposti all'indietro rispetto al suolo.
Questo è un po 'un trucco però: l'aereo pensa ancora di volare in avanti (la velocità relativa del vento sopra le ali è nella direzione "normale" e la velocità è abbastanza veloce da creare abbastanza portanza per sostenere il volo). Succede solo che la velocità relativa includa una componente di vento contrario sufficiente a dare all'aereo una velocità al suolo "negativa" netta.
L'ipotetico P-51 nella tua domanda richiederebbe venti sostenuti di circa 83 nodi per fare questo trucco funziona (generalmente lo chiamiamo un uragano), ma qualcosa come un Piper Cub può farlo a velocità del vento molto più ragionevoli.

Molti turboelica hanno la stessa capacità di invertire il passo della pala, invertendo la spinta. È un requisito per i turboelica più grandi che utilizzano L'Esperance su Saint Martin; non c'è l'ingresso della pista di rullaggio alla soglia su entrambe le estremità e non c'è spazio per girare, quindi gli aeromobili che necessitano della pista completa per il decollo devono tornare indietro dall'ingresso alla soglia.
@KeithS La maggior parte dei turboelica può farlo (almeno il multis) - Fat Albert lo fa semplicemente con * stile * :-)
@voretaq7 Immagino che una domanda alternativa potrebbe essere: è possibile progettare un profilo alare in grado di fornire un sollevamento efficiente in entrambe le direzioni di flusso in avanti e indietro?
@curious_cat: Questa è una buona domanda. Vai avanti e postalo ;-).
+1 per il trucco. Il numero di volte che devo spiegare alle persone che l'aereo potrebbe spostarsi all'indietro rispetto al suolo ma sta ancora volando in avanti.
@JanHudec Fatto! Chiesto. :) http://aviation.stackexchange.com/questions/19122/aerofoil-that-gives-reasonably-good-lift-for-both-flow-directions-forward-and-b
"" generalmente lo chiamiamo uragano "o una corrente a getto / serie di jet. Sono stato su voli con vento in favore di ~ 170 mph prima di tornare negli Stati Uniti dall'Asia.
Mi sono appena iscritto a questo sito in modo da poterti dare un +1 per "scendere a un ritmo estremamente rapido". Non ho mai visto una descrizione più poetica del precipitare verso una morte certa.
La demo C130 non è un trucco speciale fatto solo da "Fat Albert". Ho visto alcune occasioni nel Regno Unito in cui un C130 ha rullato in retromarcia per tutto il tragitto dall'atterraggio al parcheggio, invece di voltarsi come nel video (e poi dover tornare indietro per partire). Il portellone del carico viene aperto (come nel collegamento video) e un membro dell'equipaggio in piedi sulla rampa "guida" l'aereo dando istruzioni al pilota tramite l'interfono.
Anche a terra, come nella demo del C130, l'aereo e i motori devono essere progettati per farlo in sicurezza. Uno di noi ha avuto alcuni strani problemi al motore in una sola compagnia aerea che utilizzava un velivolo a fusoliera stretta ampiamente utilizzato. La causa si è rivelata essere che usavano regolarmente la spinta inversa invece di un carro attrezzi per spingere indietro dalla rampa in alcuni aeroporti. Alcuni dei loro piloti avevano l'abitudine di "azionare i motori" mentre lo facevano, e di uscire dalle condizioni di progetto per usare la spinta inversa.
Penso che la comprensione dell'OP di un'elica "al contrario" sia "girata dall'altra parte" piuttosto che un cambio di intonazione. Potresti farlo notare per essere sicuro che sia chiaro che ruotare l'elica al contrario non farà nulla, poiché è lo stesso problema che hai descritto nel primo paragrafo.
Se parliamo di "cheat" avendo una velocità al suolo negativa, l'Antonov AN-2 è un ottimo esempio. Nonostante le sue dimensioni relativamente grandi per un "bush plane", non ha praticamente velocità di stallo: puoi ridurre la sua velocità dell'aria finché non si comporta sostanzialmente come un paracadute. Ciò significa che puoi volare con esso all'indietro anche con un vento contrario relativamente mite.
L'Harrier può volare all'indietro usando i suoi ugelli di spinta. Beh, è ​​più in bilico con la pura spinta che con il sollevamento del profilo alare.
KeithS
2015-08-20 09:01:58 UTC
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In breve, no.

In primo luogo, l'ala di un aereo è progettata per produrre portanza in una sola direzione. Il flusso d'aria che si muove all'indietro sul profilo aerodinamico non sarebbe diretto intorno ad esso correttamente; l'aria che attraversa quello che dovrebbe essere il bordo d'uscita sarebbe divisa troppo nettamente (quindi potrebbe bloccarsi troppo facilmente) e non sarebbe accelerata altrettanto rapidamente dalla pendenza più dolce su quello che dovrebbe essere il lato posteriore dell'ala, riducendo così sollevamento. Il bordo d'attacco, ora il bordo d'uscita, aumenterebbe la resistenza e ridurrebbe ulteriormente la portanza poiché lo strato limite si separerebbe troppo presto lungo la sua curva. In altre parole, un'ala che si muove all'indietro produce pochissima portanza e molta più resistenza, entrambi negativi per un aeroplano che cerca di rimanere in aria.

Inoltre, la maggior parte degli aerei ad elica ha le corde alari leggermente angolate verso l'alto dal vettore di spinta del motore, che fornisce un angolo di attacco diverso da zero in volo livellato. Ciò fornisce più portanza al costo di una resistenza leggermente superiore e consente a un aereo di mantenere l'altitudine più facilmente a velocità di crociera con il livello del naso. In "volo" inverso, questo finirebbe con un angolo di attacco negativo, riducendo ulteriormente la portanza.

Infine, lo stabilizzatore orizzontale è progettato per fornire deportanza in volo in avanti per contrastare un baricentro leggermente in avanti ( questo progetto di base provoca un comportamento di stallo desiderabile, facendo sì che l'aereo si inclini verso il basso per ripristinare il normale flusso d'aria). Ciò si ottiene nelle ali basse con un leggero angolo verso il basso dello stabilizzatore orizzontale (o un leggero angolo verso l'alto rispetto alle canard), e nelle ali alte usando il downwash dell'ala per spingere sulla coda. Spostandosi all'indietro, non c'è alcun flusso discendente per bilanciare il peso alla prua, e una sopraelevazione verso il basso spingerebbe attivamente la coda verso l'alto mentre il vento la supera, in entrambi i casi capovolgendo l'aereo in un assetto a prua (anche un comportamento di recupero desiderabile ti ritrovi appeso al tuo sostegno).

In una scelta ingegneristica stellare da parte dei progettisti di aeromobili, orientano la curva delle ali e regolano gli stabilizzatori orizzontali per produrre portanza e bilanciamento della forza di trim quando l'aereo si muove nella direzione che i suoi occupanti chiamerebbero "avanti", cioè la direzione in cui è rivolto il sedile del pilota.

Ci sono alcuni aerei, in particolare i modelli tardo sovietici come il MiG-29 e il Su-27, che sono stati progettati per un comportamento desiderabile "post-stallo". Questi velivoli sono in grado di rimanere stabili e controllabili in angoli di attacco estremi (oltre i 90 ° fuori corda) e sono i migliori esempi di un velivolo in grado di "volare all'indietro", almeno per un paio di secondi. Le manovre coinvolte includono la caduta di coda (tirare in verticale, stallo con il muso in su e ricadere a terra prima con la coda, quindi tirare indietro il bastone per calciare la coda dietro di te e far cadere il muso per recuperare) e il cobra (da tutto gas, spegni il motore e becca forte per fermare intenzionalmente l'aereo e ruotare il muso in su, quindi centra lo stick per consentire l'aereo a muso in giù). La maggior parte degli aerei statunitensi non è in grado di eseguire queste manovre poiché sono progettati per evitare lo stallo, seguendo la teoria della "gestione dell'energia" delle manovre di combattimento occidentali (dove lo stallo, indipendentemente dalla velocità, significa che sei senza energia per manovrare, poiché avere una velocità in avanti insufficiente per mantenere la virata o hai appena trasformato le ali del tuo aereo in freni ad aria compressa).

Il comportamento post-stallo del MiG-29 e del Su-27 non conta come "volare all'indietro" tanto quanto "cadere prima sulla coda con una certa efficacia di controllo" (proprio come essere spinto all'indietro da un forte vento contrario lo farei dire che probabilmente non conta nello spirito della domanda, dal momento che TBBT ha chiesto informazioni sull'uso della spinta inversa e del volo presumibilmente sostenuto). Tuttavia * è * [impressionante da guardare] (https://youtu.be/gMR__CvHoh8?t=28s)!
Nella prima guerra mondiale, alcuni piloti tedeschi hanno perfezionato una tecnica per volare brevemente all'indietro premendo con forza su un pedale del timone. La bassa stabilità direzionale e l'impulso dalla spinta iniziale farebbero ruotare l'aereo di 360 ° attorno all'asse verticale. Ma come il Su-27, questo è meno "volante" di un movimento balistico.
Il primo punto di questa risposta si basa su ipotesi ingenue (errate) su come funzionano le ali. Leggi [Cosa permette veramente agli aeroplani di volare?] (Http://physics.stackexchange.com/questions/290/what-really-allows-airplanes-to-fly). È infatti molto possibile, ad esempio, pilotare un aereo con un profilo alare simmetrico.
@NathanCooper: Parlate entrambi di direzioni diverse. Mentre Keith indica la direzione nel piano dell'ala, la tua direzione è su o giù.
chasly - reinstate Monica
2015-08-20 14:34:39 UTC
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Quando, da giovane, ho realizzato modellini di aeroplani, ho provato questo. Il risultato è molto instabile e di solito la coda si solleva al decollo provocando il ribaltamento dell'aereo. Penso che, con l'uso del controllo del computer per contrastare l'instabilità intrinseca e un'elica appositamente realizzata, potrebbe essere possibile, ma i tempi e i costi di sviluppo significano che nessuno proverebbe mai a farlo ..

Il problema è che l'assemblaggio della coda di una configurazione standard si comporta come una banderuola. Naturalmente desidera allontanarsi dalla direzione del flusso d'aria.

Philip Johnson
2015-08-20 18:23:53 UTC
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In teoria, sì, inefficiente, molto molto instabile, con le superfici di controllo rivolte verso il flusso d'aria piuttosto che dietro di esso, quindi un grosso rischio che il flusso d'aria strappi i controlli e li costringa a viaggiare completamente, con risultati pessimi. L'aereo vorrebbe muoversi e volare nella direzione opposta a causa del modo in cui è progettato per volare in avanti.

+1 per il "sì" teorico. L'OP non ha specificato teoria vs praticità e tu sei l'unica risposta che è andata lì.
Nomol
2015-08-20 06:51:27 UTC
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Esiste una relazione tra la spinta fornita dal motore e la portanza creata dal profilo delle ali. Di solito questa relazione non è la stessa all'indietro, quindi non volerà all'indietro.

Gli aerei a elica come il P-51 hanno un profilo aerodinamico asimmetrico che non può fornire la stessa portanza muovendosi all'indietro.

Ci sono alcuni profili aerodinamici che sono quasi simmetrici, ma richiedono una centrale molto più grande di un'elica. Di solito questa centrale elettrica non può fornire la stessa spinta all'indietro che in avanti.

Potrebbe valere la pena notare che poiché l'elica stessa è un profilo alare, non produrrà nemmeno la stessa spinta quando viene invertita. Quindi ciò impedirebbe anche la capacità dell'aereo di volare all'indietro.
@JayCarr: È la torsione, non il profilo alare, che rende l'elica così brutta al contrario. La direzione del flusso d'aria sulle pale non cambia, ma l'incidenza locale sarà errata per gran parte dell'apertura delle pale.
Le eliche @JayCarr: vengono invertite modificando il passo delle pale, non ruotandole nella direzione opposta.
@JanHudec Potrebbe farlo il P-51? Eh, non importa, il P-51 era solo un esempio e hai ragione ovviamente, quindi ... Ecco qua. Nella mia testa stavo pensando ad aerei con eliche fisse per qualche motivo.
@PeterKämpf Quindi ... Stai dicendo che se le pale sono stati invertiti (come dice Jan Hudec), sarebbero ancora meno efficiente perché la torsione si sarebbe contrario a quel punto?
@JayCarr, no, credo che Peter stesse parlando di twist perché il twist è il motivo per cui cambiare il tono non ti darà la stessa efficienza in retromarcia che hai in avanti. Perché la torsione è tale che il tono è più alto nel mezzo dove la velocità è più bassa, ma quando vai al tono negativo, il tono sarà più basso (probabilmente ancora positivo) nel mezzo, quindi solo le punte produrranno spinta nella beta gamma.
@JanHudec Ah, penso di averlo capito allora. Grazie!
JamesRyan
2015-08-20 16:30:13 UTC
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Se è stata generata la spinta inversa (non è possibile farlo semplicemente invertendo l'elica), un aereo potrebbe volare all'indietro.

Mentre le ali sono modellate per generare portanza mentre attraversano l'aria in avanti, utilizzando l'angolo di attacco e una spinta sufficiente è possibile generare portanza in qualsiasi direzione. L'angolo di attacco cambia il profilo apparente dell'ala. Lo stesso principio consente agli aerei di volare sottosopra o lateralmente sul filo del coltello. L'esempio più semplice è come un aeroplano di carta possa ancora planare con ali completamente piatte.

Si prega di aggiungere più a lungo che si potrebbe volare all'indietro, dato che tutte le superfici di controllo si fermeranno e la stabilità è negativa attorno a tutti gli assi.
Perché dovrebbero esserlo? La portanza è ancora generata su tutta la superficie. La stabilità sarebbe bassa, ma la domanda era: è possibile, non è facile. :)
Quando il cg era davanti al punto neutro, sarà a poppa di esso in volo inverso. La conseguenza è l'instabilità, proporzionale alla stabilità in volo normale. Ricorda che il punto neutro è al quarto di corda, misurato nella direzione del flusso.
@PeterKämpf Penso che il cg sia abbastanza vicino, funziona almeno su un modello. Ma non è questo il punto, la mia risposta è principalmente per evidenziare che l'idea sbagliata comune che le ali funzionino solo a causa della loro forma (e quindi solo in una direzione) è falsa.
mephisto
2015-08-20 20:43:38 UTC
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No.

Prova ad andare in bicicletta all'indietro su una ripida collina se non sei sicuro di cosa intendono gli altri autori qui per stabilità passiva di beccheggio e imbardata.

Il motivo per cui il la coda grande e gli ascensori sono ben dietro al centro delle ali per assicurarti che quando volano in avanti, tenderanno a raddrizzare qualsiasi oscillazione.

Vai al pub e dai un'occhiata a come volano le freccette se tu volere. Puoi anche provare a lanciarne uno all'indietro.

Ciò presuppone che l'analogia della bicicletta e del dardo si estenda agli aeroplani, quindi si pone la domanda.
Mike Dunlavey
2015-08-21 01:19:40 UTC
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Non hai bisogno della spinta inversa per farlo. Solleva il muso e lascia che la velocità diminuisca finché la tua velocità verticale non è zero. Quindi scendi di coda . La maggior parte degli aerei sono progettati per rendere questo compito non molto facile, ma se sposti il ​​baricentro abbastanza indietro, mettendo i mattoni nella coda, puoi farlo.

Il problema è che, a meno che il tuo aereo non sia costruito appositamente e tu sia addestrato appositamente, avrai difficoltà a non scivolare fino a terra (e invalidare la garanzia).

In realtà si chiama coda ed è una manovra acrobatica standard
AilikbiivfCMT corretto.


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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