Stallo in virata degli alianti – vogliamo parlarne?

[Personal Jesus]

Originalmente inviato da Clabe

Il piano di coda deve generare una forza stabilizzatrice sufficiente a mantenere l'assetto dell'ala ed a vincere il coefficiente di momento.

Quindi a meno che non stai volando con profilo biconvesso simmetrico sull'ala, il piano di coda di fatto, anche con spatolino a zero, sta deportando per vincere il momendo picchiate dell'ala.
Cosa che potresti ottenere con un DL opportuno mi dirai tu.
Oppure sibillinamente suggerisco io con una determinata posizione del CG ma a patto di rispettare un certo margine statico (ammesso che sia possibile). A quel punto il piano di coda potrebbe essere anche calettato in modo da vedere ad incidenza zero l'angolo di svio dell'ala. Mi domando però se il DL risultanta in questa condizione non potesse risultare addirittura nullo se non proprio negativo.

[Angelo]

Scusate gli errori...

ciao angelobev
L'errore l'ho fatto io, quindi mi devo scusare io.
Ma non essendo moderatore penso che non potevo farlo.
Ma è così importante?

Mi pare che le le argomentazioni tecniche si fanno interessanti.
Sul piano di coda ho le seguenti convinzioni:
- L'aliante non ha il motore che può alterare la velocità di crociera.
- A parità di altri parametri, in volo orizzontale, la velocità di crociera è determinata dalla posizione del baricentro. Se picchiato l'aliante è più veloce, se cabrato l'aliante è più lento.
- per volare livellato la coda deve correggere l'aliante con leggera cabrata l'aliante picchiato e, viceversa, deve correggere con leggera picchiata, l'aliate cabrato.
- picchiare e cabrare significa in sostanza variare l'angolo di incidenza tra ala e coda.
- Quindi la coda è un equilibratore delle ali nel senso che agisce sull'angolo di incidenza dell'ala rispetto al vento apparente orizzontale.
Se tutto è 0 cioè profilo ali simmetrico e angolo di coda a 0 perfettamente orizzontale, non ci sarebbe alcuna portanza del profilo.
Tuttavia sarà sufficiente dare un angolo alla coda per fare diventare portante anche un profilo di ali simmetrico.
Ciao.

[CarloRoma63]

Originalmente inviato da Angelo

- A parità di altri parametri, in volo orizzontale, la velocità di crociera è determinata dalla posizione del baricentro. Se picchiato l'aliante è più veloce, se cabrato l'aliante è più lento.

Vorrei approfondire questo concetto, almeno per come la vedo io, partendo dal fatto che l'osservazione diretta conferma quanto dichiari.

La velocità di crociera orizzontale è quella a cui il profilo alare crea la portanza necessaria a sostenere il peso dell'aereo, con l'aggiunta (con il segno corretto) del contributo del piano di coda, il quale ha lo scopo di correggere dinamicamente il CG per farlo coincidere con il CP (se i due punti non coincidessero ci sarebbe una rotazione lungo l'asse trasversale, ovvero un movimento a cabrare o a picchiare). La somma tra il peso reale dell'aereo ed il contributo del piano di coda lo chiamerò "peso dinamico", che coincide con la portanza totale che devono avere le ali.

In queste condizioni l'aereo vola in volo rettilineo costante (non ha accelerazioni in senso verticale e non ha rotazioni sull'asse trasversale) ed a velocità costante (nessuna accelerazione in senso orizzontale). Ovviamemente la traiettoria di volo non sarà orizzontale, ci sarà una minima componente di discesa.

Immaginiamo di avere il CG che già coincide con il CP, quindi il piano di coda è neutro (*). In queste condizioni il carico alare (inteso come portanza totale, non come portanza per unità di superficie) coincide con il peso del modello, essendo nullo il contributo del piano di coda.

Avendo appurato quanto sopra, vediamo cosa succede se il CG viene improvvisamente spostato in avanti. Il piano di coda dovrebbe essere inclinato verso l'alto, in modo da generare una portanza negativa capace di bilanciare la coppia di rotazione (a picchiare) che si crea a causa della distanza tra GC e CP. Questa portanza negativa, ovviamente, deve essere sopportata dalla portanza alare, altrimenti l'aereo inizierebbe a scendere sotto questa spinta. Per aumentare la portanza c'è solo un modo: aumentare la velocità e/o aumentare l'angolo di incidenza. In prima battuta non c'è nulla che provochi un aumento della velocità, c'è però qualcosa che aumenta l'incidenza anche senza che l'aereo modifichi il suo assetto: l'aumento del "peso dinamico" dell'aereo provoca inevitabilmente che aumenta la componente verticale di discesa, a pari di velocità, e quindi cambia l'angolo che l'aereo ha con l'aria che lo investe e, di conseguenza, la portanza generata dalle ali. Questo fenomeno si interrompe quando si arriva ad un nuovo equilibrio tra le varie forze.

In questa trattazione non ho considerato l'effetto delle variazioni dell'angolo di incidenza sul piano di coda. Si tratta di variazioni minime che, però, credo che portino effettivamente all'aumento di velocità che è riscontrabile quando il CG è spostato in avanti. Ci ragiono sopra e, se trovo una spiegazione, la posto in un nuovo messaggio.

Carlo

(*) affermazione vera se ignoriamo la componente verticale del moto dell'aereo, trascurabile in prima approssimazione, che porterebbe il piano di coda ad avere una leggerissima portanza positiva..

[CarloRoma63]

Credo di aver compreso come mai si ha un aumento di velocità quando il CG si sposta in avanti.
Abbiamo appurato che questo spostamento si traduce in un aumento della velocità verticale (di discesa, per la precisione) a causa del maggior peso dinamico applicato alle ali. Questo aumento di velocità si traduce in un aumento dell'angolo di incidenza, che comporta, come abbiamo già visto, un aumento della portanza fino a bilanciare il nuovo peso dinamico.

Quello che mi sfuggiva è che la variazione dell'angolo di incidenza comporta anche la rotazione in avanti del vettore di portanza, con coseguente aumento della velocità. ovviamente ciò comporta una riduzione dell'angolo di incidenza, ma un aumento di portanza dovuto alla maggior velocità. La spinta in avanti smetterà di far accelerare l'aereo quando verrà bilanciata dagli aumentati valori di attrito di forma e di superficie, arrivando ad un nuovo punto di equilibrio.

Questa teoria trova anche conferma del fatto che un aliante fisicamente più pesante sia più veloce di uno leggero.

Carlo

[Ste41]

Originalmente inviato da CarloRoma63

Credo di aver compreso come mai si ha un aumento di velocità quando il CG si sposta in avanti.
Abbiamo appurato che questo spostamento si traduce in un aumento della velocità verticale (di discesa, per la precisione) a causa del maggior peso dinamico applicato alle ali. Questo aumento di velocità si traduce in un aumento dell'angolo di incidenza, che comporta, come abbiamo già visto, un aumento della portanza fino a bilanciare il nuovo peso dinamico.

Quello che mi sfuggiva è che la variazione dell'angolo di incidenza comporta anche la rotazione in avanti del vettore di portanza, con coseguente aumento della velocità. ovviamente ciò comporta una riduzione dell'angolo di incidenza, ma un aumento di portanza dovuto alla maggior velocità. La spinta in avanti smetterà di far accelerare l'aereo quando verrà bilanciata dagli aumentati valori di attrito di forma e di superficie, arrivando ad un nuovo punto di equilibrio.

Questa teoria trova anche conferma del fatto che un aliante fisicamente più pesante sia più veloce di uno leggero.

Carlo

Questa teoria fa schifo.
Il vettore portanza si sposta in avanti è semplicemente una boiata, visto che la portanza è sempre perpendicolare al flusso e questo per definizione, dato che portanza e resistenza di fatto, non esistono, sono solo un modo furbo di scomporre la risultante di tutte le forze aerodinamiche.

Sono state scritte cose guste e in modo chiaro, perchè non chiedete a chi vi sta già dedicando del tempo ulteriori spiegazioni, invece di inventare nuove teorie?

Ps
Dire che aumenta la velocità con il peso, se non si fissano altri parametri, serve a na sega. Mantenere la stessa incidenza al variare del peso per dirne uno.

[Ste41]

Originalmente inviato da Clabe

A mio parere, e per le esperienze condivise con aliantisti della mia zona, lo stallo non avviene per un problema di ala ma di piano di coda. Un piano di coda che non riesce a bassa velocita a contrastare il coefficiente di momento genera lo stallo dell'ala che poi avviene da un lato per asimmetrie varie, bilanciamento ecc...
La cosa fu risolta totalmente dal progettista del Pou du Ciel che mise al posto del piano di coda un'altra ala. Gli alianti molto allungati tipo Ventus 2c hanno di conseguenza un braccio di leva corto ed un piano di coda piccolo e mostrano i comportamenti che avete segnalato. L'aliante che ha stallato dando motore lo ha fatto perché ha subito la coppia dell'elica prima di prendere la velocitá necessaria affinché il piano di coda lavorasse per stabilizzare; forse anche per un assetto poco picchiato del motore stesso.
Claudio

Ok
Una domanda, i tuttala, non stallano mai, o stallano sempre?

[CarloRoma63]

Originalmente inviato da Ste41

Il vettore portanza si sposta in avanti è semplicemente una boiata, visto che la portanza è sempre perpendicolare al flusso

Scusa, ma io che ho detto? Avendo cambiato l'angolo di incidenza del flusso, a causa della maggior componente verticale del moto, cambia anche l'angolo del vettore portanza.

Questo è un fenomeno ben noto a chi va in barca. guarda come scuffia questo Laser a causa di questo effetto https://youtu.be/utXVCsKzyPs?t=81, e che provoca l'oscillazione di un profilo simmetrico quando è investito da un flusso d'aria perpendicolare alla sua corda. Se non ci fosse questa variazione di direzione, non ci sarebbe l'oscillazione che porta la barca a rovesciarsi e non ci sarebbe la necessità di prevenire l'oscillazioni delle torri cilindriche con l'applicazione della famosa appendice ad elica.

Se la risultante di tutte le forze espresse dall'ala, riassunte con il nome di portanza, non avesse una componente in avanti, l'aliante non avrebbe alcuna spinta a muovesi in avanti. Il fatto che si muove in avanti è una conseguenza imprescindibile del fatto che perde quota, non puoi avere un aliante che avanza (in regime di moto costante, ovviamente) senza scendere ed il motivo è semplicemente perchè la risultante di tutte le forze espresse dall'ala è perpendicolare al flusso d'aria che la investe. Dal momento che la investe dal basso verso l'alta (ovvero, l'ala si muove dall'alto verso il basso). Stesso identico funzionamento delle vele, e non per nulla il volo di un aliante si chiama anche volo a vela, dove il vettore spinta della vela è perpendicolare al vento incidente.

Carlo

[Ste41]

Originalmente inviato da CarloRoma63

Scusa, ma io che ho detto? Avendo cambiato l'angolo di incidenza del flusso, a causa della maggior componente verticale del moto, cambia anche l'angolo del vettore portanza.

Questo è un fenomeno ben noto a chi va in barca. guarda come scuffia questo Laser a causa di questo effetto https://youtu.be/utXVCsKzyPs?t=81, e che provoca l'oscillazione di un profilo simmetrico quando è investito da un flusso d'aria perpendicolare alla sua corda. Se non ci fosse questa variazione di direzione, non ci sarebbe l'oscillazione che porta la barca a rovesciarsi e non ci sarebbe la necessità di prevenire l'oscillazioni delle torri cilindriche con l'applicazione della famosa appendice ad elica.

Se la risultante di tutte le forze espresse dall'ala, riassunte con il nome di portanza, non avesse una componente in avanti, l'aliante non avrebbe alcuna spinta a muovesi in avanti. Il fatto che si muove in avanti è una conseguenza imprescindibile del fatto che perde quota, non puoi avere un aliante che avanza (in regime di moto costante, ovviamente) senza scendere ed il motivo è semplicemente perchè la risultante di tutte le forze espresse dall'ala è perpendicolare al flusso d'aria che la investe. Dal momento che la investe dal basso verso l'alta (ovvero, l'ala si muove dall'alto verso il basso). Stesso identico funzionamento delle vele, e non per nulla il volo di un aliante si chiama anche volo a vela, dove il vettore spinta della vela è perpendicolare al vento incidente.

Carlo

Ok, mi hai convinto, hai ragione.

[Clabe]

Originalmente inviato da Ste41

Ok
Una domanda, i tuttala, non stallano mai, o stallano sempre?

I tutt'ala hanno la coda anche se tu non la vedi
Mi spiego meglio nella configurazione tutt'ala il body posteriore alzato del profilo, se autostabile, o la svergolatura alare alle estremitá fano da stabilizzatore e sostituiscono il piano di coda. Il loro dimensionamento é estremamente importante e condiziona enormemente il risultato finale. Mediamente della superficie alare di un tutt'ala solo il 70% genera portanza mentre il resto fa da coda!
Claudio

[Clabe]

Originalmente inviato da Personal Jesus

Quindi a meno che non stai volando con profilo biconvesso simmetrico sull'ala, il piano di coda di fatto, anche con spatolino a zero, sta deportando per vincere il momendo picchiate dell'ala.
Cosa che potresti ottenere con un DL opportuno mi dirai tu.
Oppure sibillinamente suggerisco io con una determinata posizione del CG ma a patto di rispettare un certo margine statico (ammesso che sia possibile). A quel punto il piano di coda potrebbe essere anche calettato in modo da vedere ad incidenza zero l'angolo di svio dell'ala. Mi domando però se il DL risultanta in questa condizione non potesse risultare addirittura nullo se non proprio negativo.

Ok ma che senso ha uscire dalla condizione ottimale? Tu puoi anche con un CG assurdo raggiungere un DL negativo ma avresti un volo pessimo.
Considerando il piano di coda come stabilizzatore proviamo a ragionare cosi: spatolino a zero e profilo biconvesso quindi nessun effetto portante o deportante.
L'ala tende a ruotare e trasferisce la sua energia allo stabilizzatore che al paro di un piano tutto mobile acquista un'incidenza tale da sviluppare la forza necessaria a contrastare il coefficente di momento.
Ora proviamo a fare i conti della serva con numeri inventati:
L'ala ad una velocitá x genera una forza di spinta sullo stabilizzatore di 400g
Lo stabilizzatore con superficie y deve creare una deportanza di 400g e per fare questo assume un'incidenza di 1 grado.
Ora se la superficie dello stabilizzatore fosse maggiore per creare quella forza di 400g assumerebbe un'incidenza minore di 1 grado.
Qui servirebbe un ing. per stabilire se la resistenza data dal piano di coda 1, ad incidenza maggiore, é minore di quella data dal piano di coda 2 ad incidenza minore; ma la cosa certa é che piú il piano di coda é piccolo piú soffrirá per i Reynolds bassi a cui lavora e l'incidenza elevata lo porta verso la sua situazione di stallo che causerá di conseguenza lo stallo dell'ala. Al contrario il piano di coda piú grande lavorerá a Reynolds maggiori con incidenze piú basse e quindi garantirá piú sicurezza in caso di stallo.
Claudio