Pregunta:
¿Por qué un planeador tendría lastre de agua? Si intenta mantenerse en el aire sin motor, ¿no sería mejor ser lo más ligero posible?
Lnafziger
2014-01-05 21:57:02 UTC
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Así que estaba mirando la descripción de un planeador ASW 27 B y encontré esta declaración:

Dos tanques de agua en el ala más 35 litros más tanque en el fuselaje permite que el ASW 27 B lleve más lastre de agua que cualquier otro planeador de 15 my también le da el rango más amplio de cargas de ala

Si un planeador está tratando de mantenerse en el aire mientras sea posible, ¿no sería mejor ser ligero? ¿Por qué agregaría lastre y podría vaciarlo?

Aparte de todos los beneficios de velocidad, descargar lastre poco antes del aterrizaje permite obtener fotos * excelentes *. Ocasionalmente también se ha utilizado para irritar a los competidores (^ _-)
@yankeekilo: Jaja, buenos puntos!
También estás intentando volar lejos y rápido, lo que requiere energía. Y el peso + la gravedad es una excelente manera de almacenar energía.
Ocho respuestas:
#1
+59
Force
2014-01-06 01:16:04 UTC
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La masa no afecta la distancia máxima, solo la resistencia máxima.

Por ejemplo, imagina dos planos A y B idénticos: A pesa 50 kg menos que B. Suponiendo sin viento (horizontal / vertical) y la velocidad del mejor planeo, ambos planeadores aterrizarán exactamente en el mismo lugar.

Sin embargo, el avión más liviano A llegará más tarde que B, ya que la velocidad del mejor planeo es menor que para B. En conclusión, puede decir que la masa adicional solo aumenta la velocidad de crucero, pero no la distancia de viaje.

Las competiciones de planeadores son, la mayoría de las veces, una ruta que debe volar en el menor tiempo posible. Eso significa que si tienes una mayor velocidad de mejor planeo, puedes volar más rápido en las competiciones.

La única desventaja de tener un peso más alto es que tu elevación en térmicas disminuirá y debido a la A mayor velocidad, es más difícil centrar las térmicas.

En cierta medida, también es posible cambiar el centro de gravedad (CG) con la carga adicional. Cuanto más lejos esté del límite de popa, mayor será su distancia máxima. Esto se debe a que necesitará menos fuerza descendente del estabilizador. (Si el CG está en el límite frontal, necesitará tirar de la palanca de control para volar nivelado, por lo tanto, tendrá más resistencia). Sin embargo, creo que esto es un efecto secundario bastante positivo y la mayoría de las veces el agua se usa para volar más rápido.

Fuente: Soy piloto de planeador y actualmente estoy entrenando ATPL.

Otra desventaja / advertencia de una carga más alta es una mayor velocidad de pérdida.
Sí, de alguna manera insinué que con "mayor velocidad es más difícil centrar las térmicas", pero tienes toda la razón. La mayoría de las veces centra las térmicas justo por encima de la velocidad de pérdida.
Hay dos factores: mayor velocidad de pérdida y mayor índice de caída. Ambos tienen efectos adversos al dar vueltas, especialmente. en térmicas débiles / estrechas. Pero mencioné una mayor velocidad de pérdida principalmente debido al cuidado adicional que debe tener, p. cerca del terreno (crestas) o en caso de un aterrizaje repentino que puede no dejar tiempo para volcar correctamente.
Esta es una buena respuesta, pero, sobre el CG, la mayoría de los planeadores modernos tienen un lastre específico y diferente, ubicado en la aleta de cola, no en las alas.
En realidad, el planeador más pesado volará más lejos desde la misma altura. La carga de ala más alta le permite volar a un número de Reynolds más alto, y para un planeador esto se traduce en menos fricción.
@PeterKämpf ¿Tiene una fuente para eso?
Esto responde a la pregunta, pero no aborda la aerodinámica: ¿por qué un parapente más pesado tiene una gran velocidad L / D máxima?
Una parte de mi respuesta no se aborda en esta respuesta: ¿Por qué querría tirar el lastre, considerando las ventajas que enumera, no sería mejor un lastre fijo?
@PeterKampf ¿por qué la fricción disminuye con el aumento de la velocidad del aire? Hubiera pensado que lo contrario era cierto.
@pericynthion: Tienes razón, y quise decir coeficiente de arrastre. Necesito reformular mi comentario.
El número de Reynolds de @Force: aumenta con la velocidad y el coeficiente de resistencia por fricción disminuye. Volar con una carga alar más alta significa volar a un régimen de velocidad más alto y con un coeficiente de arrastre de fricción más bajo, por lo tanto, mejor L / D que en el mismo punto polar a una velocidad más baja. Esta es la aerodinámica básica: ¿qué fuente necesitas?
@PeterKämpf Ah, eso tiene sentido ahora. Gracias, estaba preocupado por tener un malentendido básico :)
@PeterKämpf Como se señaló en la respuesta, supongo que ambos planeadores están volando _a la velocidad del mejor planeo_
@Force… sí, lo que significa que uno vuela más rápido porque tiene una mayor carga alar. Dices lo mismo en tu respuesta. Si uno llega antes al mismo lugar, * debe * haber volado más rápido.
@Lnafziger: Porque el aterrizaje será más suave si se deshace del peso / masa extra de antemano.
#2
+23
yankeekilo
2014-01-08 04:26:52 UTC
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Además de las otras respuestas, veamos este diagrama L / D (= E) del atractivo DG-1000 de DG Flugzeugbau (pero no temas, es cierto para todos). planeadores):

enter image description here

La mejor relación L / D es igual para diferentes cargas de ala, pero ocurre a diferentes velocidades: cuanto mayor es la carga, mayor es la velocidad. También puede ver que la velocidad mínima / pérdida también es más alta para cargas más altas.

El siguiente diagrama muestra la curva polar: enter image description here

Usted puede ver que la tasa de caída mínima se produce con la carga más ligera. Cuanto más pesada sea la carga, más tiempo tendrá que circular en la misma térmica para una ganancia de altura determinada.

La carga es una compensación entre una velocidad promedio más alta y una escalada menos eficiente. En caso de térmicas fuertes y / o intervalos de planeo largos, el óptimo se mueve hacia más, en condiciones débiles hacia menos o ningún lastre. Lo bueno es que puede tirar el agua bastante rápido (también parcialmente), de modo que en una competencia normalmente tiende a llenarse (y vaciar en caso de que) en lugar de encender la luz (el Quintus, por ejemplo, puede tomar ¡Hasta 250 litros!)

El lastre de popa en el plano de cola vertical a veces se usa para equilibrar un CG delantero causado por el agua en las alas; dependiendo de su barco, el vaciado parcial puede ser problemático.

Por supuesto que hay muchas filosofías y debates tácticos con respecto a la disputa "agua o no agua", pero una vez que has alcanzado a un barco idéntico, más ligero con alas completas y sin pérdida de altura, puedes ver lo divertido que puede ser el lastre (hasta la próxima térmica, claro).

#3
+13
Peter Kämpf
2017-03-09 02:46:49 UTC
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Estoy sintonizando con más de 3 años de retraso porque no estoy completamente satisfecho con las respuestas aquí. Sí, Lnafziger, cuando quiera permanecer despierto el mayor tiempo posible, el avión debe ser lo más ligero posible. Pero a veces es necesario bajar rápido: aquí es cuando se agrega lastre de agua.

La fuerza es correcta: lastre de agua acelera todo. Pero hay más.

También StallSpin tiene un buen punto: una carga de ala más alta equivale a menos perturbaciones por ráfagas.

Pero hay dos puntos que también deben considerarse:

  1. Mayor velocidad significa mayor número de Reynolds. Dado que este número muestra la relación entre las fuerzas inerciales y las viscosas, significa que la resistencia por fricción es relativamente menor. La consecuencia es que el parapente con mayor carga alar realmente vuela un poco más lejos que el ligero cuando ambos vuelan a su mejor velocidad L / D. La diferencia no es enorme, pero le da al barco más pesado otra ventaja de velocidad cuando puede dejar la última térmica un giro antes que el planeador más ligero.

    Pero el número de Reynolds más alto hace una diferencia aún mayor a baja velocidad: Roll el control se mejora mucho con lastre de agua. En el rango de números de Reynolds típico para el ala exterior de un parapente a baja velocidad (mucho menos de un millón), el aumento de velocidad mejora notablemente la resistencia a la pérdida y el poder de control.

Friction drag coefficient of a flat plate over Reynolds number
Coeficiente de arrastre de fricción de una placa plana sobre el número de Reynolds (imagen fuente). La curva para un planeador está entre las completamente laminares y las completamente turbulentas. Tenga en cuenta los ejes logarítmicos dobles.

  1. Tácticas: El lastre de agua se usa principalmente en las competiciones, y cuando varios aviones comparten una térmica, cada piloto espera a que los demás vuelen a la siguiente térmica. Observar a los demás le indica cuál es la mejor ruta para la pérdida mínima de altitud. Esto incluso hace que los pilotos más altos de la térmica abran sus frenos de velocidad, solo para evitar dejar la térmica primero. Con lastre de agua, la velocidad de ascenso se reduce (un hundimiento más alto y un radio de giro más grande conspiran para reducir significativamente la velocidad de ascenso del planeador), por lo que el piloto con lastre de agua incluso tendrá una ventaja táctica en la fase de ascenso al volar un barco más pesado.
Detalles muy interesantes, una pregunta: en aviones de pasajeros, cuanto más pesado es el avión, menor es la velocidad de descenso, ¿cómo ayuda el lastre a descender rápidamente en este escenario?
@ymb1: No, los aviones más pesados ​​vuelan más rápido y descienden más rápido también. No tiene sentido agregar lastre en un avión motorizado a menos que necesite corregir la ubicación cg.
Lo siento, creo que mi pregunta no estaba clara. Debido a la limitación de comentarios, hice una [nueva pregunta] (https://aviation.stackexchange.com/q/75181/14897).
Aunque está muy claro que se está hablando de una "necesidad de velocidad" general, su comentario específico "Pero a veces es necesario bajar rápido: aquí es cuando se agrega agua de lastre". parece haber causado cierta confusión. (Consulte, por ejemplo, https://aviation.stackexchange.com/q/75181/34686). Posiblemente podría considerar cambiar a algo que diga: "Pero a veces es necesario volar rápido. Aquí es cuando se agrega agua de lastre".
#4
+4
StallSpin
2014-01-06 04:10:22 UTC
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La respuesta de Force es prácticamente la respuesta, pero también considera que mass = inercia. Si pesa más, es menos probable que le moleste una fuerza externa determinada (turbulencia). Un avión más ligero es más maniobrable pero también rebotará mucho.

Sin embargo, no puedo comentar sobre el efecto que tienen los balastos en cuestión en esto para un planeador.

Probablemente mucho, dado que los planeadores son generalmente mucho más livianos que los aviones del mismo tamaño con propulsión interna.
#5
+4
Sula
2015-02-06 08:41:28 UTC
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La respuesta de Force es muy buena. Pero la afirmación "la masa adicional solo aumenta la velocidad de crucero, pero no la distancia de viaje", válida para cualquier planeo, no tiene en cuenta el hecho de que las condiciones adecuadas para volar por lo general existen durante un tiempo limitado cada día, por lo que aumenta la velocidad de crucero definitivamente aumenta la distancia.

El punto de StallSpin sobre el efecto reducido de la turbulencia en un planeador lastrado es significativo. Esto se ve mejor al volar una cresta, que con viento fuerte puede ser muy fuerte. El parapente lastrado, que sufre menos aceleración impuesta por el aire agitado, puede volar más rápido y más bajo, donde la componente de viento horizontal es menor, requiriendo un ángulo de cangrejo más pequeño.

#6
+3
vsz
2015-10-21 00:43:49 UTC
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Otro factor que las respuestas existentes no mencionan: si está volando un planeador biplaza solo, es posible que desee agregar lastre para corregir su centro de gravedad.

Los planeadores son livianos, por lo que un persona desaparecida puede tener un efecto significativo en el centro de gravedad. Los biplazas están optimizados para volar con dos personas a bordo. Incluso he visto el uso de lastre de plomo en el morro de un planeador cuando un aprendiz muy delgado y pequeño volaba con un instructor corpulento en el asiento trasero.

Por eso tengo más de 50 libras de perdigones de plomo, cosidos en bolsas de tela. Me siento en él mientras vuelo un planeador. Otros pilotos, más pesados, se sientan en otra cosa. En realidad, con toda seriedad, esta respuesta podría mejorarse un poco expandiéndola para cubrir los planeadores de un solo asiento. En prácticamente todos los planeadores de un solo asiento, el piloto se sienta muy por delante del CG, por lo que un piloto ligero muy a menudo debe llevar lastre en la ubicación del piloto para mantener el CG dentro de los límites permitidos. Sin embargo, no es realmente sobre lo que preguntaba la pregunta original.
#7
+1
quiet flyer
2020-03-13 06:23:42 UTC
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Además de todo el buen contenido en todas las otras buenas respuestas, se debe hacer un punto más: cuando la masa de aire se mueve horizontal y / o verticalmente, la relación de planeo sobre el suelo es diferente a la relación de planeo a través de la masa de aire y, por lo tanto, la relación de planeo sobre el suelo es diferente a la relación L / D.

Al planear con viento en contra, la relación de planeo máxima obtenible con respecto al suelo es mayor cuando el parapente es pesado que cuando es ligero . Puede verificar esto fácilmente por sí mismo: comenzando con el segundo diagrama en esta respuesta relacionada, extienda el eje horizontal hacia la izquierda lo suficiente para incluir el origen del gráfico. Ahora ponga su lápiz en la punta (x = 50 kph, y = 0). A partir de este punto (x = 50 kph, y = 0), la pendiente de una línea trazada tangente a la curva de velocidad aerodinámica versus tasa de descenso es la relación de planeo más alta que se puede obtener en un viento en contra de 50 km / h en aire que no es ascendente ni ascendente. hundimiento. Puede ver que la línea trazada tangente a la curva con lastre es más plana (es decir, tiene menos pendiente) que la línea trazada tangente a la curva sin lastre.

Cuando consideramos que cuando un planeador vuela una tarea que vuelve a el punto de partida en un día ventoso, invariablemente pasa más tiempo volando con un componente de viento en contra que con un componente de viento de cola, este no es un punto trivial.

Naturalmente, este efecto es aún más pronunciado si dibujamos nuestro línea tangente de (x = 100 km / h, y = 0), que representa la mejor relación de planeo que se puede lograr cuando se vuela contra un viento en contra de 100 km / h.

Cuando se eleva una pendiente con un planeador en miniatura controlado por radio con viento fuerte, No es raro encontrar condiciones en las que un planeador con carga ligera tiene dificultades para avanzar hacia adelante y simplemente se hunde casi verticalmente hasta el suelo, mientras que una versión con carga pesada del mismo avión puede volar mucho más cerca del máximo L / Ángulo de ataque D y, por lo tanto, puede correr hacia adelante a alta velocidad mientras mantiene la altitud o escalada.

De manera similar, si tomamos el gráfico discutido anteriormente y extendemos el eje y hacia arriba para que se extienda a valores positivos para y, y comenzamos a dibujar nuestra línea tangente desde el punto (x = 0, y = .2 m / s), podemos encontrar la relación de planeo más alta obtenible en relación con el suelo en presencia de una corriente descendente de 0,2 m / sy viento de frente / cola cero. Nuevamente, la línea trazada tangente a la curva con lastre es más plana (es decir, tiene menos pendiente) que la línea trazada tangente a la curva sin lastre. En una corriente descendente, la relación de planeo máxima obtenible en relación con el suelo es mayor cuando el parapente es pesado que cuando es ligero. Dado que el aire entre térmicas a menudo se hunde grado, esto tampoco es un punto trivial. Un caso en el que es más probable que un piloto de planeador esté interesado en maximizar su índice de planeo sobre el suelo es cuando está volando con aire hundido, y en esta situación el lastre ayuda.

El mismo método se puede utilizar para encontrar la máxima relación de planeo obtenible en relación con el suelo en el aire que se hunde y incluye un componente de viento en contra. En este caso, el lastre realmente ayuda mucho: la relación de planeo máxima obtenible con respecto al suelo será mucho mayor en el parapente con lastre que en el sin lastre.

Obviamente, esta respuesta podría mejorarse proporcionando cifras con las líneas relevantes dibujadas en ellas, o enlaces a otro sitio web que ilustre de forma independiente el mismo proceso; lo guardaré para otro día.
#8
-3
DanO
2017-03-02 23:37:00 UTC
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Un punto que no se menciona explícitamente en otras respuestas es que, en un día fuerte, nadie vuela en el mejor de los casos L / D. Suponga que la elevación es fuerte y la escalada no es un problema. Lastre hasta máximo bruto. Crucero entre térmicas a 100 nudos. La tasa de caída a la misma velocidad aerodinámica será mucho mayor si no se lleva lastre.

Puede ver esto fácilmente consultando los diagramas polares proporcionados en esta respuesta relacionada. Mire el segundo diagrama: el gráfico de la tasa de caída frente a la velocidad del aire para tres cargas de ala diferentes. 100 nudos son unos 180 km / h. A la carga más pesada, la tasa de caída a esta velocidad es de 1.8 m / seg, y a la carga más ligera, la tasa de caída a esta velocidad es de 3 m / seg. Esa es una tasa de caída del 66% más alta.

Cuando se vuela a una velocidad aerodinámica determinada que está muy por encima de la mejor velocidad L / D, el lastre de hecho aumenta la distancia compensada por la misma pérdida de altitud.

"* Verifique el diagrama de ploar para 100 nudos en el máximo bruto *", sería bueno si pudiera incluir este documento, porque es extraño que el rango se pueda aumentar simplemente agregando peso ... si fuera cierto, comercial los aviones transportarían más pasajeros en una mayor distancia por un costo menor.
Para que yo crea esta respuesta, necesitará una muy buena fuente para respaldarla.
Vaya, ¿muchos votos negativos por esta afirmación tan verdadera? Supongo que los votos negativos son una insignia de precisión en este sitio. No es de extrañar que se rindiera después de una sola respuesta. Además, es obvio que la afirmación es cierta con solo mirar el segundo diagrama en esta respuesta relacionada https://aviation.stackexchange.com/a/698/34686.
@mins: la última línea de su comentario anterior se aborda en los dos últimos párrafos de mi respuesta relacionada aquí https://aviation.stackexchange.com/a/75217/34686
@quietflyer: "* Vaya, ¿muchos votos negativos para esta afirmación muy cierta? *", Los votos negativos probablemente no se deben a que esto sea verdadero o falso, sino a que el punto extraño (cuanto más pesado es el avión, mayor es el alcance) no se demuestra y, por lo tanto, "la respuesta no es útil", que es el significado actual de un voto negativo (creo que era diferente en el pasado). Compare con la respuesta de Pedro que se argumenta. Quizás puedas mejorar la publicación.
@mins - en realidad, lo demostró bastante bien; simplemente no dejó en claro exactamente de qué gráfico estaba hablando, cuál fue uno proporcionado en otra respuesta reciente. Debería estar claro ahora.
@Notts90supportsMonica: fuente ahora proporcionada.


Esta pregunta y respuesta fue traducida automáticamente del idioma inglés.El contenido original está disponible en stackexchange, a quien agradecemos la licencia cc by-sa 3.0 bajo la que se distribuye.
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