[Manubrio]

Originalmente inviato da Bigons

Dato un modello
peso bilanciato sul CG -->elevatore allineato al piano di coda
Peso in avanti rispetto al CG ( Picchiato ) --> elevatore cabrato proporzionatamente
Peso indietro rispetto al CG ( cabrato ) --> elevatore picchiato proporzionatamente

alla fine il modello vola cmq ... ( nei limiti ovviamente ) come faccio a sapere se ho azzeccato l'allineamento della linea di volo ??
Da cosa si vede se sono in una delle 3 situazioni postate sopra ...
( la prima è ovviamente quella giusta )

Preso un tutt'ala modificato, con aggiunta di una corposa parte centrale ( per ospitare l'elettronica ) che ne modifica sicuramente anche se di poco il CG .... cosa dovrei guardare .... nel modo di volare del modello immagino .... per capire in quale delle 3 situazioni sono ??

Grazie

Bigons, ho visto che hai aperto in questa sezione lo stesso 3d che avevi aperto in "principianti".
Forse non avevi letto questo mio pistolotto, che riscrivo qui. Dovrebbe essere chiarificante. Ne ho scritto anche un altro sempre in principianti, nel 3d di quello che chiedeva "se aveva capito giusto".

Spiegare come si calcola il CG in un forum di principiante, richiede una massa di altre conoscenze (da parte del principiante) davvero notevole, si dovrebbe scrivere un intero libro di aerodinamica. Rimaniamo sul centraggio in volo.
Riprendo la discussione in merito alle note che nello steso 3d che avevi aperto in "principianti" avevano coinvolto osservazioni di massimob e di Mach.99

Sia Massimob che Mach hanno ragione, la stanno vedendo solo da due parti differenti.
Io colgo anche quali siano le due parti differenti, perchè posseggo un minimo bagaglio di conoscenze in materia e un intuito che mi permette di farlo.

IL CG a cui viene centrato l'aereo, qualsiasi aereo sia, determina la stabilità (statica) longitudinale.
Un aereo stabile sottoposto a una piccola perturbazione dovrà tornare velocemente all'equilibrio precedente una volta che la perturbazione sia cessata, senza l'intervento del pilota.

Ora ti faccio alcuni esempi.
Il baricentro in volo ha relazioni con l'angolo di attacco dell'ala. Tale angolo di attacco, quello dell'ala, viene mantenuto dal piano di quota. Trimmando a cabrare o picchiare il piano di quota, si incrementa o decrementa l'angolo di attacco.

Se Mach vola con il suo aeroplano in livellato, a quota 10.000 piedi, avrà imposto al suo trim la posizione giusta in funzione dell'angolo di attacco dell'ala e della velocità, necessarie per mantenere tale quota costante.

Se improvvisamente il carico di bordo si sposta in coda, questo inconveniente gli alzerà il muso dell'aereo, che comincerà a salire e a rallentare. Lo spostamento del CG verso la coda provoca anche la diminuzione della stabilità longitudinale, rendendo l'aereo più sensibile alle perturbazioni e meno incline a recuperare la sua linea di volo.

Se Mach volesse rimettere l'aereo in volo livellato a quota costante, dovrà prima usare la barra per abbassare il muso, poi, una volta raggiunto con lo stick il volo livellato, non volendo passare tutto il tempo tenendo lo stick in avanti con millimetrica precisione. trimmerà a picchiare, riportando la barra -lo stick- a zero. Dovrà insomma, con queste operazioni, aggiungere portanza al piano di quota, necessaria per compensare il maggior peso in coda.
Come vedi, Mach ha ragione e Massimob ha ragione. Stanno solo guardando da due punti di vista differenti gli stessi fenomeni.

Andiamo avanti:
Nel momento della rotazione a muso in su, determinata dall'improvviso spostamento del peso verso la coda, l'ala ha anche un incremento dell'angolo di attacco, la qual cosa aumenta la portanza alare e la tendenza del muso ad andare verso l'alto. Se Mach decidesse di mantenere una nuova traiettoria verso l'alto, dovrà dare motore per non perdere velocità e con la barra impedire al muso di ruotare eccessivamente verso l'alto, fenomeno che come abbiamo visto è causato dall'improvviso abbassamento della coda a cui si è aggiunto l'improvviso aumento dell'angolo di attacco durante la rotazione.
Si può notare che l'incremento di angolo di attacco avvenuto durante l'improvvisa rotazione del muso verso l'alto, non ci sarà più nel momento che l'aereo avrà stabilmente assunto la nuova traiettoria rettilinea verso l'alto, avendo Mach adottato tutte le manovre per mantenere l'opportuna velocità di volo -rettilineo- nella nuova direzione.

Se Mach non fosse intervenuto, l'aereo, reso poco stabile dall'improvvisa migrazione del baricentro verso la coda e a causa del doppio effetto di rotazione del muso verso l'alto e dall'incremento dell'angolo di attacco, avrebbe cercato di cabrare ancora di più.


Come vedi, questo effetto è apparentemente contrario alla prova della picchiata con l'aliante, che invece ti suggerisce di aumentare il peso in coda quando, rilasciando lo stick dopo la picchiata, l'aereo tenda ad alzare eccessivamente il muso.

Un passo indietro e torniamo a quando al povero Mach è capitato il repentino spostamento del peso in coda.Tocchiamo ferro.

Se Mach volesse rimettere l'aereo di nuovo in volo livellato, con la barra avrebbe dovuto picchiare per abbassare il muso. Ancora una volta, ottenuto il volo livellato, avrebbe dovuto trimmare a picchiare per aumentare la portanza della coda, al fine di mantenere lo stesso angolo di incidenza dell'ala che, alla determinata velocità X, aveva prima dell'incidente.

Mettiamo ora che Mach non abbia problemi di baricentro sul suo aereo, e ne stia tranquillamente andando a zonzo in livellato. Gli prende un ghiribizzo e decide di picchiare. Con lo stick abbassa il muso. L'aereo non ha certo bisogno di incremento del motore per aumentare la velocità, ci pensa la forza di gravità.

A maggior velocità corrisponde maggiore portanza, quindi l'aereo vorrà salire, alzando il muso. Se Mach volesse mantenere una linea di picchiata rettilinea, dovrà compensare con lo stick, o il trim, a picchiare. Dovrà cioè diminuire l'angolo di attacco per compensare l'incremento di portanza dovuto alla maggiore velocità, incremento che induce la tendenza del muso a cabrare.

Ora, devi considerare che a maggiore portanza corrisponde maggiore resistenza.

Quando Massimob ed io facciamo la prova di picchiata con l'aliante per determinare se avanzare od arretrare il punto di centraggio (CG), si parla di mm, lo facciamo per diverse ragioni, consci che arretrandolo diminuiamo la stabilità, rendendo l'aereo più nervoso e meno incline a recuperare da solo la linea di volo dopo l'intervento di disturbi. Massimob ad esempio, o chi per lui, usa alianti da gara in pianura, e cerca di assettare il modello in modo tale che voli con la minima resistenza e la massima velocità quando deve coprire ampie zone di cielo in cerca di termiche. Ciò gli suggerisce di usare basso angolo di attacco per diminuire la resistenza.
Se avesse un modello pesante di muso, dovrà trimmare a cabrare per sostenere il muso stesso, incrementando cioè l'angolo di attacco. Ecco perchè fa la prova della picchiata. Prima procede in livellato, trimmando l'aliante per esprimere la massima efficienza e non la minima di caduta. Poi, senza modificare il trim, lo mette in picchiata tenendolo giù con lo stick per una linea diritta, altrimenti l'aliante, come il jet di Mach, a maggior velocità e conseguente maggiore portanza alzerebbe il muso. Rilascia quindi lo stick e lo osserva. Se alza repentinamente il muso, è un segnale che il trim che aveva impostato per il volo livellato è probabilmente eccessivo. Ricorda che tale trim era quello necessario per ottenere dall'ala un angolo di attacco sufficiente a tenere il muso in linea per il volo livellato.

Se invece dopo la picchiata l'aereo tende a cabrare dolcemente, segnala un trim con un angolo di attacco non eccessivo, diciamo giusto. Se l'aliante recupera invece molto poco, tale indice sarà indicativo di un centraggio (CG) arretrato. Meno stabile, ma che anche richiede per una velocità X in volo livellato (nell'assetto di massima efficienza) un minore angolo di attacco.

Se avessimo a disposizione un modello matematico così preciso da descrivere esattamente il nostro aliante, non dovremmo ricorrere a prove così empiriche. Se oltre al modello matematico avessimo sistemi di calcolo in grado di descrivere il comportamento in volo, risolveremmo a tavolino. Ma queste cose sono riservate ai full size e non proprio a tutti. Spesso la determinazione del CG si risolve con il diagramma di Crocco.

Anche negli aerei di linea il CG varia, a causa dei passeggeri e del carico. Se ci badi, i passeggeri vengono sempre disposti in modo da avere una distribuzione corretta. Se l'aereo è pieno a metà, non li mettono tutti in coda.
Il carico nelle stive è fissato in modo che non possa muoversi da dove viene messo.

Non ti ho spiegato cosa è il baricentro e come determinarlo ma ti ho illustrato le relazioni tra baricentro e angolo di attacco, come mantenere una linea di volo, che la portanza varia in funzione di angolo di attacco e velocità, e qualche nozione di stabilità longitudinale statica.
E ti ho illustrato perchè sia Massimob che Mach.99 hanno ragione.

Il CG nel suo complesso è molto complicato, implica concetti di momento, fuoco eccetera. I modelli per volo libero hanno generalmente pianetto portante e baricentro dietro l'ala. Sono fatti per volare ad UNA velocità.
Gli aerei e gli alianti volano con pianetto deportante per compensare il momento di rotazione dell'ala che tenderebbe ad alzare il bordo d'attacco verso l'alto.
Volano in un ampio spettro di velocità ed assetti. Ci sono profili con momenti assai bassi che richiedono pianetti relativamente piccoli per mantenere l'angolo di attacco.

Per contro, i profili autostabili per i tuttala volano senza pianetti a tenerli in trim, la loro stabilità è data dalla particolare forma del profilo che ha a bordo la compensazione e/o della pianta alare e/o dalla presenza o meno di svergolature.

Anche i canard hanno una aerodinamica interessante e relativa determinazione del CG.
Stesso dicasi per le ali a delta.

Come vedi, per comprendere il CG serve un mezzo trattato.
La posizione del CG è un range, minimo.

Per qualsiasi aereo il CG è fondamentale e determina la stabilità longitudinale.
Se lo si arretra troppo, uscendo dal range ben determinato mediante il calcolo, l'aereo diventa instabile e non vola, cade a foglia morta o in vite senza possibilità di recupero, non "sente" infatti alcun comando.

I moderni caccia militari, per aumentare la manovrabilità, hanno un CG che viene talvolta definito "rilassato", poichè il continuo intervento dei computer sulle superfici mobili mantene la linea di volo decisa dal pilota.
Anche gli acrobatici a motore talvolta sono a settaggio arretrato, ma mai prossimi all'instabilità.

Buoni voli e felici atterraggi


ps: chiedo scusa per aver adottato gli pseudonimi Massimob e Mach, avrei dovuto usare che ne so, Mandrake e Nembo Kid. Massimob e Mach sono liberi di insultarmi a volontà; ogni volta che ho usato il loro alias ho provato un brivido di divertito piacere.
Sia ben chiaro che non parlo in loro nome.