Piani di coda del Su-25, portanti o deportanti?

[aldoz]

Ciao ragazzi, mi chiamo Aldo, sono appassionato di aeronautica e aerodinamica e sto programmando un simulatore di volo e sono nella fase di scelta del tipo di velivolo da simulare.

 

Ho in mente di creare un aereo fittizio ispirandomi al Sukhoi Su-25 Frogfoot.

 

Sapreste dirmi se tale velivolo (il Su25) è un velivolo a "stabilità statica convenzionale" o a "stabilità statica rilassata"? e inoltre, sapete fornirmi qualche link o semplicemente dirmi qual'e' la posizione del centro di gravità?

 

In altre parole, vorrei sapere se i piani di coda del su25 sono deportanti o portanti e anche i suoi baricentri per quanto riguarda peso e portanza.

 

Grazie!

Modificato 6 Febbraio 2013 da aldoz

[Vultur]

Non saprei ma dato che il Su-25 vola a bassa quota a velocità subsoniche, non è un caccia supermanovrabile e ha un aspetto che mi pare abbastanza tradizionale, direi che il suo baricentro dovrebbe essere davanti al centro di pressione, per cui gli equilibratori dovrebbero essere deportanti. Il resto penso lo faccia il trim, dato che con tutto il carburante e le armi che il Su-25 si porta dietro il baricentro penso possa spostarsi.

E a proposito, quando dico piste semipreparate intendo proprio semipreparate!

Modificato 7 Febbraio 2013 da Vultur

[aldoz]

Vultur, prima di tutto grazie per la risposta.

Allora, permettimi qualche altra domandina:

 

1) ritieni che gli equilibratori siano deportanti. Ok, e cosa ne pensi degli stabilizzatori? Sono secondo te anch'essi deportanti?

 

2) il suo baricentro dovrebbe essere davanti al centro di pressione quindi è giusto se presuppongo che se corresse in pista senza mai cabrare (e per assurdo non avesse effetto la deportanza dei piani di coda), l'aereo tenderebbe teoricamente ad abassare il muso e schiacciare ulteriormente al suolo la ruota del carrello anteriore a causa dell'aumento della portanza delle ali?

 

3) Il diedro negativo delle ali, secondo te è indice di stabilità o instabilità in ambito di volo rettilineo e in volo in rollio?

 

4) il diedro positivo dei piani di coda invece?

 

5) Quando l'aereo picchia (durante la rotazione degli equilibratori) , gli equilibratori generano piu' o meno deportanza? E durante una cabrata (sempre solo durante la rotazione)

 

Grazie!

 

ps: Stupenda la foto..

Modificato 8 Febbraio 2013 da aldoz

[Vultur]

O io purtroppo non sono così esperto, comunque:

 

1) Gli "equilibratori" servono per mutare l'azione degli stabilizzatori a seconda delle necessità: alzare o abbassare il muso, variare l'angolo di incidenza dell'ala. In posizione neutra io penso che saranno conformi allo stabilizzatore e quindi contribuiranno alla sua "deportanza" o portanza negativa.

 

2) Non credo proprio non c'entra niente. Il baricentro è il punto su cui agiscono forze come il peso prima di tutto e poi la spinta dei motori. A terra l'aereo è sul carrello e in velocità nella situazione da te descritta io non vedo superfici o forze che gli facciano abbassare di più il muso. Un aereo con baricentro davanti al centro di pressione tende, in assenza di equilibratori, ad abbassare il muso sotto l'azione di un "momento" picchiante la cui entità dovrebbe essere data dal prodotto del peso per la distanza del baricentro dal centro di pressione che gli sta dietro (cioè forza x lunghezza del braccio su cui essa è applicata). Ma questo accade in volo non a terra sul carrello.

 

3) Dei vari diedri non so nulla. In genere penso servano ad aumentare la stabilità laterale e l'efficacia delle superfici mobili di controllo.

 

4) Meno.

Modificato 8 Febbraio 2013 da Vultur

[Vultur]

Il numero 4 della mia risposta sopra si riferiva in realtà al tuo numero cinque. Andavo di fretta.

 

Stabilizzatore ed equilibratore sono due parti del piano orizzontale di coda. Il primo è fisso, il secondo mobile.

 

Non è che gli equilibratori sono deportanti. E' tutto il piano orizzontale di coda, su un aereo con baricentro posto davanti al centro di pressione, che in volo risulta deportante per non far abbassare il muso.

Il momento picchiante è dato dal baricentro posto davanti al centro di pressione. Il momento cabrante è dato dalla deportanza data dal piano orizzontale di coda che tende invece ad abbassare la coda e alzare il muso.

 

Siccome il baricentro cambia (e cambia pure il centro di pressione) e si sposta durante il volo (basta pensare al carburante che viene continuamente bruciato nel motore) nasce la necessità di adeguare la deportanza del piano orizzontale di coda e quindi per questo si usano gli equilibratori (mobili).

Per picchiare si spinge avanti la cloche. L'equilibratore in coda si abbassa; questo causa un aumento della curvatura verso il basso del profilo del piano orizzontale di coda, che risulta in un aumento netto del suo angolo di incidenza. In questo modo (a equilibratore abbassato) il piano orizzontale di coda genera più portanza (accelera una maggior quantità di aria verso il basso) e si alza, facendo sollevare la coda e abbassare il muso: l'aereo picchia. Tutto il contrario avviene in una cabrata.

 

Da ciò che so io, gli aerei che non hanno necessità particolari di supermanorabilità vengono progettati per essere "stabili" in volo, cioè per tornare immediatamente da soli nella posizione di equilibrio non appena una qualunque forza li allontani dell'equilibrio stesso. I caccia supermanovrabili invece sono tutto l'opposto: sono fatti per allontanarsi con estrema facilità dalla posizione di equilibrio e restare nel nuovo assetto in cui vengono messi; sono cioè altamente "instabili" o poco stabili. Quindi più un aereo è stabile e meno sarà manovrabile in un dogfight.

La stabilità può essere calibrata affinché l'aereo rimanga "stabile" attorno a uno, a due, o a tutti e tre gli assi dello spazio.

La stabilità laterale è la stabilità intorno all'asse di rollio, cioè l'asse longitudinale.

In un aereo in cui l'ala sia bassa o media e il baricentro non sia quindi molto più in basso del centro di pressione (come invece accade su un aereo ad ala alta come un Il-76 o su un comune Cessna 172), la stabilità laterale può essere aumentata dal progettista conferendo all'ala un angolo diedro positivo (verso l'alto). In questo modo appena l'aereo rolla, cioè abbassa una semiala e alza l'altra, come in una virata, il vento relativo laterale che investe l'ala (e l'aereo), partendo dall'interno della virata, colpirà le due semiali con angolo (d'incidenza) differente, anzi praticamente opposto. Infatti il vento laterale relativo investirà per prima la semiala interna alla virata, poi colpirà la fusoliera e solo per ultima investirà anche la semiala esterna alla virata.

A causa del diedro positivo dell'ala, il vento laterale relativo colpirà la semiala interna con un angolo di incidenza superiore a quello con cui colpisce la semiala esterna alla virata, per cui la semiala interna (quella che si era abbassata) genererà più portanza di quella esterna, tenderà a sollevarsi e bilancerà il rollio e l'aereo tenderà a raddrizzare automaticamente di nuovo le sue ali.

 

Diversamente, su un aereo ad ala alta o comunque su un aereo in cui il baricentro si trovi significativamente sotto il centro di pressione, quando una semiala si abbassa il centro di pressione si sposta all'interno della virata rispetto al baricentro, che invece rimane all'esterno. In questo caso è come il movimento di un lungo pendolo spostato dalla sua posizione di equilibrio: il baricentro tenderà a tornare in basso come se fosse il peso di un pendolo, appeso al centro di pressione. Tutto per la forza di gravità che agisce sul baricentro.

Modificato 9 Febbraio 2013 da Vultur

[aldoz]

Grazie davvero Vultur! le tue risposte sono state davvero esaustive! vero oro.

sopratutto considerando che le domande erano un po "strane".

 

Ora mi rimetto al lavoro, spero tra non molto di poterti mostrare qualche risultato!

 

Grazie ancora, ciao!

[Vultur]

ok, ma tutto ciò si basa solo sulle mie conoscenze e sull'ipotesi che la configurazione del SU-25 sia convenzionale.

Inoltre l'ala del su-25 mi pare dotata di un diedro negativo e anche di un certo angolo di freccia per cui anche questo andrebbe studiato, ma ste cose io non le so. Cioè:

1) Perché c'è diedro negativo?

2) Come funziona la stabilità laterale nella freccia alare positiva con diedro negativo?

3) Il diedro negativo è dovuto alla freccia alare?

[aldoz]

Per prima cosa non preoccuparti, so che non sei un progettista di SU-25 nessun problema, anzi, ti ripeto che le tue informazioni mi sono comunque utilissime.

 

Beh diciamo che non sto cercando di copiare un SU-25.

Sarebbe davvero una cosa troppo complessa cercare di ottenere la dinamica di volo corretta di un aereo di cui non dispongo di troppe informazioni indispensabili.

 

L'aereo che sto simulando è un modello immaginario, che prende alcuni spunti dal SU-25 e dall' FA-18 più altri dettagli a mio piacimento.

La cosa divertente è che sfruttando il motore fisico PhysX posso sbizzarrirmi nel cambiare forme, pesi, baricentri,angoli,portanze ecc cosi' da ottenere sempre una buona componente di realismo fisico e differenti risultati della dinamica di volo.

Quindi sono ancora in fase di test di varie versioni di quest'aereo.

Le informazioni da me richieste sono per verificare appunto se i cambiamenti di configurazione che applico al modello, rispecchiano (e quanto) la realtà.

Modificato 11 Febbraio 2013 da aldoz

[Vultur]

Allora:

1) Il diedro negativo di un'ala serve per ridurre la stabilità laterale (quando necessario).

2) La freccia positiva aumenta la stabilità laterale.

 

L'ala del Su-25 è considerata alta, quindi il baricentro non solo dovrebbe trovarsi davanti, ma alla stessa altezza o pure sotto al centro di pressione.

 

Se baricentro ha stessa altezza del centro di pressione la configurazione potrebbe essere neutra per la stabilità laterale.

Modificato 12 Febbraio 2013 da Vultur

[aldoz]

Allora:

1) Il diedro negativo di un'ala serve per ridurre la stabilità laterale (quando necessario).

2) La freccia positiva aumenta la stabilità laterale.

 

L'ala del Su-25 è considerata alta, quindi il baricentro non solo dovrebbe trovarsi davanti, ma alla stessa altezza o pure sotto al centro di pressione.

 

Se baricentro ha stessa altezza del centro di pressione la configurazione potrebbe essere neutra per la stabilità laterale.

Ciao Vultur, scusa ma l'email che mi avvisava di un tuo nuovo intervento l'ho trovata nello spam, solo oggi.

Grazie ancora per queste informazioni; per quanto riguarda il diedro delle ali, è un argomento che m'interessa molto proprio perchè in questi giorni sto cercando di simularlo.

Per ora ancora grazie 1000!

[mach789i]

 

 

 

sono un appassionato di aviazione ma ho qualche problemino con certi termini aeronautici, per cui vi chiedo gentilmente chiarimenti

1- equilibratori (sono quei dispositivi che facilitano l'azione degli stabilizzatori? esempio piccole alette sul bordo di alette più grandi?)

2- stabilizzatori (le alette più grandi del punto 1, quelle che comunque generano il momento di imbardata o di beccheggio)

3- trim (poichè nessuno è perfetto, neppure gli aeroplani, servono delle correzioni per far si che l'aereo non "penda" da qualche parte?)

 

grazie e buona giornata

 

 

Modificato 30 Maggio 2013 da mach789i

[Vultur]

No no caro gli aeroplani SONO perfetti ed esatti ti basti pensare che sono progettati per volare e rimanere in assetto da soli senza capovolgersi per esempio.

Hai mai fatto aeroplanini di carta? Una volta fatti, provi e riprovi a piegargli e ripiegargli le ali, la punta, ecc... finchè non ti volano più dritti e più lontano possibile.

Una coa del genere accade anche con gli aerei veri, i quali, a parte i caccia da superiorità aerea, DEVONO assumere un certo assetto lungo i tre assi dello spazio e MANTENERLO senza perderlo per nessun motivo, questa si chiama stabilità.

Oggi con il fly by wire fanno volare anche una padella per le castagne perchè tanto, appena sgarra un computer la corregge, ma questo è un altro discorso.

 

Il piano di coda.

Il piano di coda degli aerei "normali" è fatto di due parti. Una fissa, lo stabilizzatore e una mobile, l'equilibratore.

Lo stabilizzatore stabilizza l'aereo e lo tiene in assetto. Ci sono quattro forze principali in equilibrio dinamico tra loro che agiscono su un aereo: spinta & resistenza, peso & portanza.

Le prime due non interessano, le ultime due invece si.

Se la portanza non è almeno pari al peso, l'aereo si rifiuta di staccarsi da terra. (Se la spinta non è superiore alla resistenza, l'aereo in avanti non ci va).

Il peso agisce sul centro di gravità, la portanza sul centro di portanza. negli aerei cosiddetti normali il centro di gravità è davanti al centro di portanza. Se la portanza tira su e il peso tira giù si capisce come in volo l'aereo tenderebbe a picchiare.

Motivo per cui esiste in coda il piano orizzontale, in cui lo stabilizzatore è progettato in modo da essere de-portante, in modo da tirare in basso la coda (come "l'alettone" posteriore delle macchine da F1), contrastando la picchiata del muso.

 

A seconda poi di quello che fai in volo, sali, scendi, viri, ti alleggerisci perchè bruci carburante, bisogna poter variare la forza deportante dello stabilizzatore per adattarla di volta in volta alle esigenze nei vari momenti del volo e in base a quel che vuoi fare, per cui la deportanza dello stabilizzatore e fatta variare con la parte mobile del piano di coda: l'equilibratore o "timone di profondità". (Non è esatto, da quel che so io, parlare al plurale solo perchè in mezzo c'è la deriva. Il piano orizzontale di coda è uno solo, così come l'ala è una sola anche se nel mezzo c'hanno messo la fusoliera).

 

Il trim. Il trim è un compensatore. E' un'aletta compensatrice regolabile (a terra, o in volo) che sfrutta il vento relativo per mantenere le superfici mobili, come in questo caso l'equilibratore, nella posizione voluta E SENZA LA NECESSITA' DI UNO SFORZO CONTINUO DA PARTE DEL PILOTA SU CLOCHE O PEDALIERA per mantenere l'aereo nell'assetto voluto. (In volo, un aereo ben trimmato dovrebbe restare in assetto anche senza toccare la cloche o i pedali. Un aereo trimmato male può schiantarsi).

Modificato 30 Maggio 2013 da Vultur

[mach789i]

ma l'equilibratore non potrebbe essere mantenuto nella posizione necessaria da un comando meccanico o idraulico o elettrico+attuatore?

perchè ci vuole un'altrq aletta, il trim?

[Vultur]

Non lo so. Forse può essere che è già come hai scritto tu, ma si tratta del comando del trim non di tutto l'equilibratore: probabile che si sono fatti due conti e hanno visto che è meglio sfruttare il vento relativo per far muovere l'equilibratore solo grazie a un'aletta (trim), piuttosto che usare un servocomando per tutto l'equilibratore. Questioni di peso penso io.

 

In realtà su alcuni aerei guarda che è già come dici tu, ma il comando non riguarda l'equilibratore, ma tutto lo stabilizzatore che non è più fisso, ma viene fatto spostare di poco leggermente in su e in giù (cambia l'angolo di calettamento dello stabilizzatore) in modo che il vento relativo induce l'effetto del trim.

Uno degli aerei più facili da vedere così è il Piper Cub Pa-18:

 

http://img27.imageshack.us/img27/4136/j3pipercubtaildetails.jpg

 

Il vantaggio di avere il trim è che non è che ti risparmi solo la fatica, ma non essendo più costretto a volare tirando a te la cloche, puoi concentrarti su altro.

Non solo per salire di quota, ma metti che stai volando per cercare dei sopravvissuti dispersi chissà dove. Vuoi abbassarti e volare più lento. Per volare più lento sei costretto ad aumentare l'angolo d'attacco dell'ala che essendo fissa non si può muovere, per cui la sola cosa possibile è alzare il muso; che fai? Voli per tutto il tempo con la cloche alla pancia e contemporaneamente tieni d'occhio gli strumenti e guardi pure fuori?

Così potresti passare su una foresta in fiamme senza vederla ... (scherzo).

Con il trim basta che lo metti a picchiare mentre tu hai alzato il muso rallentando e così lasci perdere la cloche e il resto e ti concentri nel guardare di sotto.

Modificato 30 Maggio 2013 da Vultur

[Super87]

E a proposito, quando dico piste semipreparate intendo proprio semipreparate!

 

Ma veramente può atterrare e decollare...in una palude??? Non è rischioso che dell'acqua entri nelle prese d'aria?

[Vultur]

Penso sia solo un tratto di pista bagnata. Entro certi limiti i motori possono ingoiare acqua sennò appena piove si spegnerebbero. La quantità d'acqua che possono sopportare senza spegnersi non la conosco.

 

http://www.youtube.com/watch?v=UUx5wTV4XVk

[mach789i]

Con il trim basta che lo metti a picchiare mentre tu hai alzato il muso rallentando e così lasci perdere la cloche e il resto e ti concentri nel guardare di sotto.

 

 

 

 

 

metti il trim a picchiare perchè il momento che si genera abbassando la coda fa si che il muso si alzi ......... o sto dicendo corbellerie?

[Vultur]

A cabrare piano di coda a cabrare come per salire scusa mi sono incartato. Non a picchiare, a cabrare. In questo modo non devi continuamente tirare a te la cloche per tutto il tempo.

Modificato 2 Giugno 2013 da Vultur

[Vultur]

Il trim regolato a cabrare, con il timone di profondità a cabrare. Il vento relativo colpisce da sotto l'aletta del trim e tiene tutto l'equilibratore (timone di profondità) verso l'alto: