Forze agenti su un aereo in virata

[sloper_marco]

... avevamo iniziato a parlarne in una precedente discussione, poi chiusa per non conformità degli ultimi post al regolamento del forum.

Considerato che però l'argomento è interessante, la riapro, pregando i "facinorosi" (mi piace...) di ....fare i bravi bambini, sennò vi (ci)sculacciano.

Più o meno ci eravamo lasciati con queste domande:

• Un aereo in virata è in "equilibrio"?
• Quale forza fa equilibrio a quale forza?
• Qual'è la scomposizione di forze corretta di un aereo virata ?

...avanti miei prodi!

[Entropia]

Approccio di Newton o D'Alembert?

[fai4602]

Originalmente inviato da sloper_marco

... avevamo iniziato a parlarne in una precedente discussione, poi chiusa per non conformità degli ultimi post al regolamento del forum.

Considerato che però l'argomento è interessante, la riapro, pregando i "facinorosi" (mi piace...) di ....fare i bravi bambini, sennò vi (ci)sculacciano.

Più o meno ci eravamo lasciati con queste domande:

• Un aereo in virata è in "equilibrio"?
• Quale forza fa equilibrio a quale forza?
• Qual'è la scomposizione di forze corretta di un aereo virata ?

...avanti miei prodi!

Riprendo da una mia discussione di alcuni anni fa ( qualcuno ricorderà la virata in termica proposta da Odi):

.......supponendo di partire dalla condizione di volo rettilineo uniforme ( quindi di equilibrio delle forze) si esegua una virata corretta con angolo di inclinazione teta.
Tale angolo produce una componente trasversale FC della portanza che, non essendo equilibrata, incurva la traiettoria dando luogo alla virata corretta.
Le nuove condizioni di equilibrio sono le seguenti.
-La resistenza equilibrata dalla trazione (R=T)
-Il peso non è più equilibrato dalla portanza ma dalla sua componente verticale ( Lv costeta= W)
-La componente orizzontale della portanza (Fc=Pv senteta ) non è più equilibrata da nessuna forza ma genera quella forza centripeta senza la quale non vi può essere moto curvilineo.
Pertanto da questa ultima considerazione di condizione di non equilibrio, risulta che, per poter eseguire una virata di raggio r, occorre una forza Fc non equilibrata e perpendicolare alla traiettoria che nel caso di virata coordinata richiede una angolo teta tale che la forza (Fc=Pv senteta) soddisfi la condizione (Rv= W Vq /g Pv senteta).
Inoltre se ne deduce che un velivolo che esegue una virata orizzontale di raggio Rv ha bisogno tassativamente di una portanza Pv che soddisfi la condizione precedente e quindi eguale a (W Vq /g Rv senteta) che non eguaglia certamente il peso.
Ma ad eguagliare il peso vi è la componente verticale della portanza :
Pv= W/ costeta

E qui mi fermo evidenziando però due cose :
Per prima il generarsi di una forza centripeta ( altri parlano di centrifuga e di azione e reazione eguale e contraria. )

Per secondo se non c’è equilibrio delle forze ci deve però essere un equilibrio dei momenti.
Comunque sia, siate o non in accordo con quanto scritto, la cosa mi lascia assolutamente, gioiosamente, piacevolmente indifferente.

Aggiungo alcune cose :
-A velocità costante l’angolo di inclinazione del modello deve crescere al ridursi del raggio di virata.
-A raggio costante l’angolo di inclinazione del modello deve crescere all’aumento della velocità di virata.

Tanto più la virata è veloce e stretta tanto maggiore deve essere l’inclinazione laterale del modello perché aumenta la forza centripeta necessaria.
In quanto la componente orizzontale della portanza non è più equilibrata da nessuna forza ma genera quella forza centripeta senza la quale non vi può essere moto curvilineo.

In ogni caso la velocità non può scendere al di sotto della velocità di stallo che aumenta con l’angolo di inclinazione trasversale.

La velocità di discesa aumenta al crescere dell’angolo di inclinazione e quindi al ridursi del raggio di virata.
Questo è il tributo da pagare se si volesse rimanere all' interno della termica ma che solitamente co0mpensato dalla velocità ascensionale dell'aria.

Un modello centrato per il volo rettilineo diventa leggermente picchiato in virata in quanto l’aria lo investe con un flusso circolare che determina una riduzione del diedro longitudinale e che deve essere compensato con un leggero comando a cabrare.

In virata l’inclinazione verso il centro è tanto maggiore quanto minore è il raggio della virata.
In tale modo la portanza genera una componente orizzontale costituente la forza centripeta necessaria per il moto circolare come sopra detto.
Se incliniamo il modello di 30°e la velocità rimane invariata ( ipoteticamente in quanto se non aumentiamo la potenza del motore la velocità tende a diminuire a causa dell’ aumento di resistenza) la portanza P, che in assetto orizzontale è pari al peso Q, diminuisce e diventa, come componente utile al sostentamento pari a Pcos30°= 0,866P minore appunto di Q.
Pertanto, per evitare perdita di quota è necessario che il Cp aumenti nel rapporto 1/cos30°=1,155 cosa che si ottiene cabrando con l’elevatore in modo tale che la sua azione porti l’ala ad un angolo di attacco maggiore e
corrispondente al nuovo Cp necessario.
Il necessario incremento di CP aumenta con funzione trigonometrica con l’aumentare dell’angolo di inclinazione e pertanto a 45° aumenta del 41,4%, a 60° del 100% ed a 90° arriva all’infinito.
In una virata a coltello tutta la portanza dell’ala agisce solo come forza centrifuga ed il sostentamento deve essere assicurato dalla vista laterale della fusoliera.
Un pluri a motore non ha alcun problema ad eseguire le virate a coltello, il volo a coltello rettilineo o il looping a coltello in quanto la potenza del motore e quindi velocità ed inerzia, permettono loro di farlo.
Ma un aliante, tanto per citare un modello diverso?
Come detto già detto, se vogliamo eseguire una virata con minor raggio, e quindi più stretta, se non è possibile aumentare la velocità tanto quanto serve cioè con andamento quadratico rispetto alla portanza,
si deve aumentare il Cp. Ma di quanto ?
Ebbene, per quel tale profilo sul quel tale modello esiste un Cpmax ad un certo angolo di incidenza per il quale esiste una velocità minima di sostentamento

Comunque sia, siate o non in accordo con quanto scritto, la cosa mi lascia gioiosamente, assolutamente, piacevolmente indifferente.

[sloper_marco]

Originalmente inviato da Entropia

Approccio di Newton o D'Alembert?

approccio alimentare....

[Icaro62]

Originalmente inviato da sloper_marco

approccio alimentare....

Giuro che dopo poche righe, mi sono perso!!!

[fai4602]

Originalmente inviato da Icaro62

Giuro che dopo poche righe, mi sono perso!!!

Fatto a posta, ed ho pure tagliato

[Raviator]

Originalmente inviato da fai4602

Per secondo se non c’è equilibrio delle forze ci deve però essere un equilibrio dei momenti.

Su questo si potrebbe anche discutere.

Originalmente inviato da fai4602

Per secondo se non c’è equilibrio delle forze ci deve però essere un[B] equilibrio dei momenti

Però…non mi sembra che i momenti siano cosa estranea alle Forze !
Non credi che la meccanica dei momenti sia il risultato dell’opposizione o meno, sempre e comunque, delle Forze ???

Saluti………Depron

[Ehstìkatzi]

Originalmente inviato da Depron

Però…non mi sembra che i momenti siano cosa estranea alle Forze !
Non credi che la meccanica dei momenti sia il risultato dell’opposizione o meno, sempre e comunque, delle Forze ???

Saluti………Depron

mi piacerebbe leggere una definizione di Momento,tanto per capire se parliamo delle stesse cose,con te non si è mai sicuri,quindi mettiamo i puntini sulle i prima di andare avanti.
Grazie.

[luca.masali]

ma pensa, per una raccolta di racconti che uscirà a settembre stavo giusto scrivendo un romanzo breve incentrato sulla virata Desenzano... se continate la discussione, magari sprecando un poco di tempo per parole comprensibili alle mie orecchie matematicanalfabete, ve e sarò molto ma molto grato