Virata e uso del timone

[zittozitto]

Se entri in virata a sx, fermi il rollio e metti la barra rigorosamente al centro noterai che la semiala sx tenderà a scendere, ovvero il bank tenderà ad aumentare, quindi darai quel tantino di barra a dx per compensare questo effetto. Più è accentuata la virata più si nota, ma si parla comunque di piccoli ritocchi che su un aereo con poco allungamento alare probabilmente non si nota neanche.

CIao,

sinceramente una volta centrati gli alettoni le uniche tendenze a "rollare" che io abbia mai sentito erano dovute all'elica che da un lato vuole "bankare di più" e sull'altro lato vuole "raddrizzare".

[vihai]

sinceramente una volta centrati gli alettoni le uniche tendenze a "rollare" che io abbia mai sentito erano dovute all'elica che da un lato vuole "bankare di più" e sull'altro lato vuole "raddrizzare".

Infatti ho scritto che probabilmente su un aereo con poco allungamento alare e/o a velocità sostenuta non te ne accorgi neanche. Su un aliante a velocità di minima discesa si sente eccome.

Ciao,

[danyc77]

Grazie Alain, chiaro!

Quindi sul liner come si fa a sapere il rateo di virata ?
Oltre ad impostarlo come parametro dell'autopilota intendo (e quindi che LUI eseguirà a rateo costante) ... perchè li si imposta il rateo e non il bank, confermi?

grazie ancora

su un liner si vira a 25° di bank.

se comunque hai bisogno di una virata con RATEO STANDARD 3°/sec (tacca del virometro) fai il 10%della speed + 7 e ti esce il bank per la virata standard.

zittozitto, ma su un liner si vira SEMPRE a 25°, indipendentemente dalla velocità?

E la seconda è una formula "empirica" o effettivamente fornisce il rateo std di virata? Deriva da qualche formula?
thanks!!

[N757GF]

E la seconda è una formula "empirica" o effettivamente fornisce il rateo std di virata? Deriva da qualche formula?
thanks!!

E` una approssimazione lineare dell'arco tangente. Ce ne sono altre possibili e piu` precise, ad esempio 15% della velocita` (sempre la tas).

La scelta di quale usare e` basata sul fatto che sia possibile fare il conto rapidamente a mente. Ad esempio se al posto di 15% di v si prendesse il 14% il risultato sarebbe leggermente piu` preciso, ma molto piu` difficile da fare a mente per il pilota medio, che deve pilotare l'aereo non risolvere quiz matematici

Se vuoi tutti i passaggi chiedi (e specifica da dove si deve partire )

[aetio57]

Mi rimarrebbe da togliere la curiosità della pallina :

ecco un ESEMPIO ...emh!!...esemplare.eh eh eh eh !! di come il segreto del volo è energia....e bravura.

[air.surfer]

Mi rimarrebbe da togliere la curiosità della pallina :

ecco un ESEMPIO ...emh!!...esemplare.eh eh eh eh !! di come il segreto del volo è energia....e bravura.

ammazza che manico.

[aetio57]

Mi rimarrebbe da togliere la curiosità della pallina :

ecco un ESEMPIO ...emh!!...esemplare.eh eh eh eh !! di come il segreto del volo è energia....e bravura.

ammazza che manico.

...eh!!...SI... Bob Hoover: grande leggenda, pilota WWII (e questo è un vecchio video...ma sempre attuale)

[alainvolo]

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[aetio57]

Questi io li chiamo le anime dell'aeroplano.Fanno un tutt'uno loro e la macchina.

...bravo! eccellente definizione QUOTO AL 100%

[Zapotec]

Mi rimarrebbe da togliere la curiosità della pallina :

Curiosità che ancora mi lascia qualche dubbio sul perchè quando è al centro, il vento relativo è allineato con il moto dell'aereo

[aetio57]

Curiosità che ancora mi lascia qualche dubbio sul perchè quando è al centro, il vento relativo è allineato con il moto dell'aereo

..penso che sia stato già spiegato...

in virata l'aereo (e la pallina...) oltre al proprio peso è soggetto alla forza centrifuga e alla forza centripeta. Se le due forze sono uguali e contrarie il peso "apparente" dell'aereo è perpendicolare all'asse trasversale del velivolo e quindi la pallina rimane al centro, in equilibrio.... Se invece una delle due forze prevale sull'altra il peso "apparente" si inclina in direzionedella forza che prevale, portando con sé la ns. pallina....
Quindi: forza centrifuga....derapata (verso l'esterno)//forza centripeta...scivolata (verso l'interno)

tutto qui..........

ezio

[N757GF]

Curiosità che ancora mi lascia qualche dubbio sul perchè quando è al centro, il vento relativo è allineato con il moto dell'aereo

Domanda complicata. Ci provo, ma la risposta e` a tre stadi . Con l'analisi vettoriale si farebbe in un attimo, ma e` un vero casino, e poi non ci sono i simboli. Ne approfitto anche per correggere alcune cose sbagliate o incomplete che sono state dette. Quanto segue non serve per pilotare un aereo, ma per capire come fa un aereo a virare.

Prima parte: angolo di bank richiesto per una virata di raggio r a velocita` costante v.

Per avere una virata a raggio di curvatura costante r con aereo che vola a velocita` vera v, e` necessario avere una forza laterle che si chiama accelerazione centriPETA (la forza centrifuga non c'entra nulla, ne' qui ne' nel 95% delle situazione in cui si invoca ) di valore ac=v^2/r. Ci sarebbe anche l'altra relazione omega^2*r, ma al momento non ci serve.

Per ottenere questa accelerazione laterale e di modulo costante si usa la portanza inclinandone lateralmente la direzione. Per mantenere la quota, la componente verticale dell'accelerazione deve sempre essere uguale a g, in modo da contrastare l'accelerazione di gravita` e non accelerare verso l'alto o verso il basso.

In definitiva in virata uniforme sono necessarie due accelerazioni, una verso l'alto di valore g, una verso l'interno della virata di valore v^2/r.

Il rapporto di queste due forze da` la tangente dell'angolo di bank b: TAN(b)= v^2/(r g) [da qui in avanti e` facile dedurre la formula che chiedeva dancy77]

Se si e` in virata costante, la verticale apparente sul velivolo e` quella dell'asse dell'aereo poiche' l'inclinazione e` proprio quella data dal rapporto fra le due forze. (in realta` sarebbe lo stesso anche se non si fosse in virata costante, ma la scivolata conseguente introduce una accelerazione in piu` che manda fuori equilibrio il sistema, compresa la pallina)

Seconda parte: condizione per volare su una circonferenza.

L'accelerazione laterale di valore v^2/r non basta per garantire una traiettoria circolare. In effetti con alcuni aerei, soltanto inclinando non si vira, ma l'aereo si sposta lateralmente. Se non intervenissero effetti aerodinamici (scivolata), l'aereo inclinato percorrerebbe una parabola (accelerazione laterale in direzione fissa). A causa delle reazioni aerdinamiche della scivolata, l'aereo parte con una parabola, ma poi questa viene "raddrizzata" dalla resistenza.

Per avere una circonferenza, l'accelerazione laterale deve continuamente cambiare direzione, e puntare ad ogni istante al centro della circonferenza (non per nulla si chiama CENTRIpeta, che accelera verso il centro). Quindi per virare non basta inclinare lateralmente l'aereo, ma bisogna tenere costantemente l'accelerazione laterale puntata verso il centro della circonferenza. [nota: le frasi del tipo forza centrifuga maggiore della forza orizzontale della portanza o della forza centripeta non hanno alcun senso perche' non sono nello stesso sistema di riferimento]
In ogni punto della circonferenza l'accelerazione centripeta e` diretta verso il centro della virata, e quindi e` perpendicolare alla traiettoria percorsa (si puo` anche dimostrare analiticamente, ma qualche passaggio lo salto)

terza parte: pallina al centro!

Quando si inclina, la componente orizzontale dell'accelerazione (centripeta) e` perpendicolare alla direzione di volo dell'aereo. Questa accelerazione deve essere mantenuta perpendicolare alla direzione di volo lungo la circonferenza: quindi per fare la virata costante, cioe` l'accelerazione laterale che punta verso il centro, bisogna tenere la direzione di volo tangente alla circonferenza che si sta volando. Questo significa che l'aereo non sta "prendendo aria di lato" quindi ne' in scivolata ne' in derapata. In queste condizioni non nascono forze laterali dovute all'attacco obliquo, forze che accelerano l'aereo lateralmente, e quindi si e` nelle condizioni del primo punto, con la pallina al centro. Come si fa a tenere l'aereo allineato con la direzione di volo? Timone di direzione! E finalmente ci siamo arrivati

Quando si e` in attacco obliquo, nascono delle forze laterali per cui non c'e`piu` l'equilibrio di accelerazioni del primo punto e la pallina esce di lato. Le accelerazioni centrifughe (che sono forze apparenti che nascono in un sistema di riferimento accelerato) non c'entrano nulla, ed e` opportuno non tirarle in ballo . Non si possono mettere nella stessa frase forza centrifuga e centripeta: NON esistono contemporaneamente!

[alainvolo]

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[N757GF]

Aggiungo che la forza centrifuga,per quanto irrilevante e' data da mV^2/r,dove m e' la massa dell'aeroplano e r il raggio di virata.

Non e` irrilevante, e` sbagliata . Se tratti la virata dell'aereo NON c'e` la forza centrifuga, si deve ragionare in termini di forza centriperta. Nel 95% dei casi parlare di forza centrifuga e` come parlare di equitempo dell'aria che passa sopra e sotto l'ala: e` solo sbagliato . la forza centrifuga appare solo in un sistema di riferimento accelerato. Se guardi un aereo che vira sei in un riferimento (quasi) inerziale, e quindi niente forza centrifuga.

Raggio di virata che e' uguale a (se non ricordo male):

r=V^2/(g tg<I>) ,dove <I>(Fi) e' l'angolo di bank e g l'accelerazione gravitazionale.

Si`, questa e` lei, mi sono permesso di aggiungere delle parentesi.

[alainvolo]

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[N757GF]

Piccola regoletta empirica per calcolare il rdv: 1% della GS(nodi)/2 (risultato in NM).

Eh gia` . E visto che dancy77 sara` curioso di sapere se e` empirica, no non lo e`, ed e`anche facile da ricavare.

La lunghezza della circonferenza percorsa e` pari a T*v dove T e` il tempo per fare il giro e v la velocita`. Il raggio e` quindi T*v/(2 pi), e questa vale per tutte le virate uniformi. Per la virata standard T=120 s, v e` espresso in nodi e si vuole il risultati in miglia nautiche, si ha 120*v/(2 pi 3600)=v/(60 pi)
Sessanta volte pi fa 188.5, abbastanza vicino a 200 per avere una buona approssimazione (5% circa di errore). Meglio fare l'1% di GS/2 piuttosto che lo 0.9475% di GS/2

[alainvolo]

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[danyc77]

Piccola regoletta empirica per calcolare il rdv: 1% della GS(nodi)/2 (risultato in NM).

Eh gia` . E visto che dancy77 sara` curioso di sapere se e` empirica, no non lo e`, ed e`anche facile da ricavare.

La lunghezza della circonferenza percorsa e` pari a T*v dove T e` il tempo per fare il giro e v la velocita`. Il raggio e` quindi T*v/(2 pi), e questa vale per tutte le virate uniformi. Per la virata standard T=120 s, v e` espresso in nodi e si vuole il risultati in miglia nautiche, si ha 120*v/(2 pi 3600)=v/(60 pi)
Sessanta volte pi fa 188.5, abbastanza vicino a 200 per avere una buona approssimazione (5% circa di errore). Meglio fare l'1% di GS/2 piuttosto che lo 0.9475% di GS/2

grazie mille N757GF, esauriente come sempre

[Zapotec]

Grazie N757GF, devo metabolizzare il tutto, ma è spiegato molto bene

la parte più difficile da digerire mi rimane

Se tratti la virata dell'aereo NON c'e` la forza centrifuga

Ma vedo che sono in buona compagnia

ciao ciao

[aetio57]

Se tratti la virata dell'aereo NON c'e` la forza centrifuga, si deve ragionare in termini di forza centriperta. Nel 95% dei casi parlare di forza centrifuga e` come parlare di equitempo dell'aria che passa sopra e sotto l'ala: e` solo sbagliato . la forza centrifuga appare solo in un sistema di riferimento accelerato. Se guardi un aereo che vira sei in un riferimento (quasi) inerziale, e quindi niente forza centrifuga.

VIRATA
VIRATA 2
VIRATA 3

[N757GF]

VIRATA
VIRATA 2
VIRATA 3

Ahime' di cose sbagliate e` pieno il mondo . Cominciamo dal terzo link. Questo e` corretto, parla una sola volta di forza centrifuga, poi sempre di centripeta. Quando parla di forza centrifuga ha cambiato il sistema di riferimento, senza dirlo esplicitamente (e stiracchiando un po' il concetto), ma si suppone che in un corso universitario, dopo un paio di esami di fisica, analisi e meccanica razionale queste cose si sappiano vedere.

Per quanto riguarda gli altri due link, che mi sembrano praticamente uguali, fanno degli errori non indifferenti. Prendi ad esempio la figura di wikipedia: dice che la forza centrifuga e` bilanciata dalla componente orizzontale della portanza. Questo e` sbagliato: se le due forze fossero in equilibrio non si avrebbe nessuna accelerazione, mentre in realta` l'aereo sta virando, e in virata si ha una accelerazione centripeta.

Si hanno cioe` delle forze che vengono compensate non da altre forze ma da m*a. La legge fondamentale della dinamica dice sommatoria delle forze = variazione della quantita` di moto. Se tutte le forze orizzontali fossero bilanciate non si avrebbe variazione della quantita` di moto, e il corpo andrebbe dritto! Quella che viene chiamata forza centrifuga in realta` e` solo il terzo principio della dinamica, e l'unica forza agente e` quella centripeta (cioe` la componente orizzontale della portanza).

In quella figura si e` in un sistema di riferimento inerziale, la forza centrifuga non c'e` (e` solo newton 3), c'e` solo la portanza, che non essendo equilibrata fa accelerare l'aereo verso l'interno della virata. Le forze centrifughe esistono solo in un sistema di riferimento accelerato, e sono forze apparenti. Visto che molto spesso conviene usare un sistema di riferimento inerziale, niente forze centrifughe. Se invece ci si prende l'aereo come sistema di riferimento, allora nascono le forze centrifughe, ma incasinano la vita

Purtroppo in questo campo c'e` molta confusione, talvolta anche fra gli ingegneri. Prendi un fisico serio e fatti raccontare com'e` la questione delle forze apparenti e dei sistemi di riferimento accelerati , e anche forze interne e forze esterne ad un sistema. Quella che di solito viene chiamata forza centrifuga e` la reazione ed e` una forza interna al sistema. Se fosse esterna, essendo in equilibrio, farebbe andare l'aereo dritto.

E` incredibile come in campo aeronautico ci siano cosi` tante "leggende scientifiche". Ultimamente quelle aerodinamiche stanno ritirandosi piano piano (ma basta dare un'occhiata anche al thread sulla portanza per vederne una certa collezione ), rimangono quelle della dinamica e della cinematica del velivolo . Purtroppo le sottigliezze di questa roba richiedono parecchio studio e spesso sono riportate cose sbagliate. Ci sono eccezioni: la virata viene trattata dai libri della oxford solo con la forza centripeta. Parlando della pallina invece oxford parla di forza centrifuga. Qui e` ok, anche se si potrebbe farne a meno.

[N757GF]

grazie mille N757GF, esauriente come sempre

Ok, caffe' pagato .

Aggiungo anche la questione dell'approssimazione dell'angolo di bank. Si parte dalla formula per il bank in una virata generica: TAN(b)= v^2/(r g). Vogliamo una virata che duri un tempo T volando alla velocita` v, quindi serve un raggio pari a r=T*v/(2 pi) (solita lunghezza della circonferenza diviso 2 pi). Si sostituisce e si ha

TAN(b)= 2 pi v/(T g)

Per avere l'angolo di bank si prende l'arcotangente: b=ATAN(2 pi v/(T g))

adesso nell'argomento hai tutto: g vale i soliti 9.805 m/s^2, T=120 s (virata da due minuti), si tratta solo di trasformare la velocita` v da nodi a metri al secondo, quindi c'e` un fattore (1852m/NM)/3600s e la formula viene del tipo b=ATAN(v/364).

L'arcotangente e` una funzione non lineare, ma per angoli non troppo grandi e` abbastanza dritta (http://mathworld.wolfram.com/InverseTangent.html).
Si puo` approssimare ad esempio ATAN(x)=x tralasciando i termini di ordine superiore della eq. 12 del link di prima, e trasformando anche i radianti in gradi, si ha 180/pi * v/364=0.157 v

Questa approssimazione (taylor) e` ottima per piccoli bank, ma peggiora all'aumentare dell'angolo (quindi per alte velocita`). Inoltre e` scomoda da usare. Ad esempio a 200 kts da` 31.4 gradi di bank, mentre quelli necessari sono solo 28.8 (sempre che uno poi riesca a vedere due gradi sull'orizzonte).

Per semplificare la vita al pilota richiedendo conti piu` facili, ottenendo anche un errore minore, si moltiplica per 0.15, e a 200kts adesso si hanno 30 gradi (meglio di prima). A 75 kts i risultati sono 11.6 esatto e 11.3 con la formula approssimata (in pratica coincidono.

L'approssimazione v/10+7 non e` altrettanto buona: a 75 kts indica 14.5 gradi, e a 200 kts 27 gradi. La precisione lascia piu` a desiderare, anche se basta e avanza.

[danyc77]

Questa approssimazione (taylor) e` ottima per piccoli bank, ma peggiora all'aumentare dell'angolo (quindi per alte velocita`). Inoltre e` scomoda da usare.

Il buon caro sviluppo in serie di Taylor, eh!...

caffè assicurato N757GF, grazie ancora!!!

[N757GF]

caffè assicurato N757GF, grazie ancora!!!

Il caffe' era pagato a TE, visto l'apprezzamento che avevi espresso

In fondo c'e` il grafico dell'errore di bank stimato con le due approssimazioni. Ogni punto verticale dello sfondo e` un grado.

Per confondere un po' le idee su pallina, forze laterali e simili , ho un problema carino. La prima parte e` in assenza di atmosfera, si tratta di un razzo che puo` essere orientato e con spinta variabile. Su questo razzo c'e` una pallina che misura le accelerazioni laterali apparenti. Il razzo ha un avanti/indietro e un "di lato" e la pallina sente appunto le accelerazioni apparenti di lato.

Faccio decollare il razzo in verticale, e variando la spinta lo stabilizzo a una quota fissa (ad esempio 1000 ft).

Inclino il razzo "in avanti", ad esempio verso nord, di 20 gradi e lo tengo in quella posizione per 30 secondi. Mentre faccio questo aumento la spinta in modo da bilanciare sempre l'attrazione gravitazionale e rimanere a quota costante. Che velocita` di traslazione raggiunge il razzo?

Dopo questa fase di accelerazione verso nord, lo rimetto verticale, riducendo la spinta per rimanere a quota costante. Cosa capita alla velocita`?

Dopo un po' inclino di 20 gradi il razzo verso "sinistra", quindi verso ovest, e mantengo l'inclinazione verso ovest. Che traiettoria segue il razzo? In questo caso il razzo e` in scivolata verso sinistra: la pallina e` centrata? Da che parte esce?

La seconda parte del problema e` analoga, ma questa volta c'e` l'aria e le manovre sono fatte con un elicottero.

Prova a proporlo ai tuoi colleghi di corso, di solito ne escono delle belle

[LS4]

Faccio decollare il razzo in verticale, e variando la spinta lo stabilizzo a una quota fissa (ad esempio 1000 ft).

vuoi dire che è fermo stabilizzato a 1000ft?

Inclino il razzo "in avanti", ad esempio verso nord, di 20 gradi e lo tengo in quella posizione per 30 secondi. Mentre faccio questo aumento la spinta in modo da bilanciare sempre l'attrazione gravitazionale e rimanere a quota costante. Che velocita` di traslazione raggiunge il razzo?

spinta verticale= mg

spinta trasversale = spinta * tg(20)

ma = spinta * tg(20) = mg * tg(20)

da cui

a = g * tg(20) costante

v = a * t = a * 20

Dopo questa fase di accelerazione verso nord, lo rimetto verticale, riducendo la spinta per rimanere a quota costante. Cosa capita alla velocita`?

non è indicato il tempo del transitorio durante il quale si passa da accel trasversale = g*tg(20) a accel trasv = 0

durante questo transitorio la velocita continua ad aumetare e poi rimane costante

Dopo un po' inclino di 20 gradi il razzo verso "sinistra", quindi verso ovest, e mantengo l'inclinazione verso ovest. Che traiettoria segue il razzo? In questo caso il razzo e` in scivolata verso sinistra: la pallina e` centrata? Da che parte esce?

direi NW con pallina centrata

[air.surfer]

Faccio decollare il razzo in verticale, e variando la spinta lo stabilizzo a una quota fissa (ad esempio 1000 ft).

vuoi dire che è fermo stabilizzato a 1000ft?

Ragazzi e formichieri, vedo che il lato operativo dell'uso del timone sta traslando verso una discussione puramente accademica. Che ne dite di aprire un 3ad apposito in Aerotecnica e Prestazioni?

TKS!

[alainvolo]

L'utente alainvolo ha richiesto in data 31 ottobre 2011 la cancellazione del suo account e la rimozione dei suoi post.

[N757GF]

Ragazzi e formichieri, vedo che il lato operativo dell'uso del timone sta traslando verso una discussione puramente accademica. Che ne dite di aprire un 3ad apposito in Aerotecnica e Prestazioni?

TKS!

Hai ragione! Chiudo IT dicendo che il timone in virata lo si usa tenere dritto l'aereo rispetto al flusso d'aria, a tenere centrata la pallina e a far puntare l'asse trasversale dell'aereo verso il centro della virata. Queste tre cose sono totalmente equivalenti l'una all'altra. L'imbardata inversa puo` essere una delle cause da correggere, ma non e` la piu` importante.

Ciao, grazie

[zittozitto]

[N757GF]

Mancavi da un po', si stava meglio . Come moderatore sei un po' poco professionale.

[air.surfer]

ZittoZitto! Ha ragione... sei poco professionale. Ce le dovevi mettere rosse!

[N757GF]

ZittoZitto! Ha ragione... sei poco professionale. Ce le dovevi mettere rosse!

Questa e` un'area tecnica. Cosa c'entra tutto cio` con le virate e l'uso del timone? A meno che i moderatori non abbiano il privilegio di andare OT, ma non e` un bell'esempio

Provare a rivedere il regolamento di quest'area forse farebbe bene! Usare i neuroni invece no, fa venire mal di testa

[alainvolo]

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[air.surfer]

Questa e` un'area tecnica. Cosa c'entra tutto cio` con le virate e l'uso del timone? A meno che i moderatori non abbiano il privilegio di andare OT, ma non e` un bell'esempio
Provare a rivedere il regolamento di quest'area forse farebbe bene! Usare i neuroni invece no, fa venire mal di testa

Andare OT a volte aiuta la lettura di aree che altrimenti risulterebbero ostiche alla platea, al pari di una noiosa lezione tenuta da un polveroso professore. In pratica aiutano a rilassarci e a farci quattro risate... in alcuni casi otto!
Per le lagne riguardo ai mod ed al loro operato, invece, invito caldamente l'utente N757GF ad usare i PM. Tks!

[N757GF]

Andare OT a volte aiuta la lettura di aree che altrimenti risulterebbero ostiche alla platea,

Spiegami come un OT alla fine di un thread chiuso aiuta a leggerlo meglio.

Per le lagne riguardo ai mod ed al loro operato, invece, invito caldamente l'utente N757GF ad usare i PM. Tks!

Negativo, anche questo e` un ot che aiuta la lettura, se ho ben capito il tuo insegnamento