Questão:
Por que um planador teria lastro de água? Se ele está tentando se manter no ar sem motor, não seria melhor ser o mais leve possível?
Lnafziger
2014-01-05 21:57:02 UTC
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Então, eu estava olhando para a descrição de um planador ASW 27 B e encontrei esta declaração:

Dois tanques de água na asa mais 35 litros tanque na fuselagem permite que o ASW 27 B carregue mais lastro de água do que qualquer outro planador de 15 m e também oferece a mais ampla gama de cargas de asas

Se um planador está tentando se manter no alto como tanto quanto possível, não seria melhor ser leve? Por que você adicionaria lastro e seria capaz de despejá-lo?

Além de todos os benefícios de velocidade, despejar o lastro pouco antes do pouso resulta em fotos * excelentes *. Ocasionalmente, também foi usado para irritar os concorrentes (^ _-)
@yankeekilo: Haha, pontos positivos!
Você também está tentando voar para longe e rápido, o que requer energia. E peso + gravidade é uma ótima maneira de armazenar energia.
Oito respostas:
#1
+59
Force
2014-01-06 01:16:04 UTC
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A massa não afeta a distância máxima, apenas a resistência máxima.

Por exemplo, imagine dois planos idênticos A e B: A pesa 50 kg menos que B. Supondo sem vento (horizontal / vertical) e velocidade de melhor planeio, ambos os planadores pousarão exatamente no mesmo local.

O avião mais leve A, entretanto, chegará depois de B, pois a velocidade de melhor planeio é menor que para B. Em conclusão, você pode dizer que a massa adicional apenas aumenta a velocidade de cruzeiro, mas não a distância de viagem.

As competições de planadores são, na maioria das vezes, uma rota que você precisa voar no menor tempo possível. Isso significa que, se você tem uma velocidade maior de planeio, você pode voar mais rápido nas competições.

A única desvantagem de ter um peso maior é que sua taxa de vida nas térmicas será reduzida e devido ao em uma velocidade mais alta, é mais difícil centralizar as térmicas.

Em certa medida, também é possível mudar o centro de gravidade (CG) com a carga adicionada. Quanto mais longe estiver do limite da popa, maior será a distância máxima. Isso ocorre porque você terá menos força descendente necessária do estabilizador. (Se o CG estiver no limite frontal, você precisará puxar o manche para nivelar o vôo, portanto, você terá mais resistência). No entanto, acho que este é um efeito colateral positivo e na maioria das vezes a água é usada para voar mais rápido.

Fonte: Eu sou um piloto de planador e atualmente estou fazendo meu treinamento ATPL.

Outra desvantagem / advertência de carregamento mais alto é maior velocidade de estol.
Sim, eu meio que insinuei que com "velocidade mais alta é mais difícil centralizar as térmicas", mas você está absolutamente certo. Na maioria das vezes, você centraliza as térmicas logo acima da velocidade de estol.
Existem dois fatores: maior velocidade de estol e maior taxa de afundamento. Ambos têm efeitos adversos ao circular, esp. em térmicas fracas / estreitas. Mas eu mencionei uma velocidade de estol maior principalmente por causa do cuidado adicional que você deve ter, por exemplo, próximo a terrenos (cumes) ou em caso de pouso repentino que pode não deixar tempo para despejar adequadamente.
Essa é uma boa resposta, mas, em relação ao CG, a maioria dos planadores modernos possui um lastro específico e diferente, localizado na cauda, ​​não nas asas.
Na verdade, o planador mais pesado voará mais longe da mesma altura. A maior carga da asa permite que ele voe com um número de Reynolds mais alto e, para um planador, isso se traduz em menos resistência por atrito.
@PeterKämpf Você tem uma fonte para isso?
Isso responde à pergunta, mas não aborda a aerodinâmica: por que um planador mais pesado tem uma grande velocidade máxima L / D?
Uma parte da minha resposta não é abordada nesta resposta: Por que você iria querer despejar o lastro, considerando as vantagens que listou, não seria melhor um lastro fixo?
@PeterKampf por que o arrasto de fricção diminui com o aumento da velocidade no ar? Eu teria pensado que o oposto era verdade.
@pericynthion: Você está certo, e eu quis dizer coeficiente de arrasto. Eu preciso reformular meu comentário.
O número de @Force: Reynolds aumenta com a velocidade e o coeficiente de arrasto de atrito diminui. Voar com uma carga de asa mais alta significa voar em um regime de velocidade mais alta e com um coeficiente de arrasto de atrito menor, portanto, melhor L / D do que no mesmo ponto polar em velocidade mais baixa. Esta é a aerodinâmica básica - de que fonte você precisa?
@PeterKämpf Ah, isso faz sentido agora. Obrigado, estava preocupado em ter um mal-entendido básico :)
@PeterKämpf Conforme apontado na resposta, presumo que ambos os planadores estejam voando _na velocidade de melhor planeio_
@Force… sim, o que significa que um voa mais rápido porque tem um wing load maior. Você diz o mesmo em sua resposta. Se alguém chegar mais cedo no mesmo local, ele * deve * ter voado mais rápido.
@Lnafziger: Porque o pouso será mais suave se você se livrar do peso / massa extra com antecedência.
#2
+23
yankeekilo
2014-01-08 04:26:52 UTC
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Além das outras respostas, vamos olhar para este diagrama L / D (= E) do atraente DG-1000 do DG Flugzeugbau (mas não tema, é verdade para todos planadores):

enter image description here

A melhor relação L / D é igual para diferentes cargas de asas, mas ocorre em velocidades diferentes - quanto maior a carga, maior a velocidade. Você também pode ver que a velocidade mínima / estol também é maior para cargas mais altas.

O próximo diagrama mostra a curva polar: enter image description here

Você pode ver que a taxa de afundamento mínima ocorre na carga mais leve. Quanto mais pesada a carga, mais tempo você terá que circular na mesma térmica para um determinado ganho de altura.

A carga é uma troca entre velocidade média mais alta e escalada menos eficiente. No caso de térmicas fortes e / ou longos intervalos de planeio, o ótimo se move para mais, em condições fracas para menos ou nenhum lastro. A coisa boa é que você pode despejar água bem rápido (também parcialmente), de modo que em uma competição você geralmente tende a encher (e despejar no caso) ao invés de começar leve (o Quintus, por exemplo, pode levar até 250 litros!)

O lastro de popa no painel traseiro vertical é às vezes usado para equilibrar um CG dianteiro causado pela água nas asas - dependendo do seu navio, pode haver descarga parcial problemático.

É claro que existem muitas filosofias e debates táticos sobre a disputa "água ou sem água", mas quando você ultrapassa um navio idêntico mais leve com asas completas e sem perda de altura, veja o quanto o lastro pode ser divertido (isto é, até a próxima térmica).

#3
+13
Peter Kämpf
2017-03-09 02:46:49 UTC
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Estou sintonizando com mais de 3 anos de atraso porque não estou totalmente satisfeito com as respostas aqui. Sim, Lnafziger, quando você quiser ficar acordado o máximo possível, o avião deve ser o mais leve possível. Mas às vezes você precisa descer rápido: é quando o lastro de água é adicionado.

Força certa: o lastro de água acelera tudo. Mas há mais do que isso.

Além disso, o StallSpin tem um bom ponto: maior carga alar é igual a menos perturbação por rajadas.

Mas há dois pontos que também devem ser considerados:

  1. Maior velocidade significa maior número de Reynolds. Uma vez que este número mostra a relação entre as forças inerciais e viscosas, significa que o arrasto de atrito é relativamente menor. A conseqüência é que o planador com a maior carga alar realmente voa um pouco mais longe do que o planador leve quando ambos voam em sua melhor velocidade L / D. A diferença não é grande, mas dá ao navio mais pesado outra vantagem de velocidade quando ele pode deixar a última curva térmica antes do planador mais leve.

    Mas o número de Reynolds mais alto faz uma diferença ainda maior em baixa velocidade: Roll o controle é muito melhorado com lastro de água. Na faixa de números de Reynolds típica para a asa externa de um planador em baixa velocidade (muito menos de um milhão), o aumento da velocidade melhora a resistência de estol e o controle de potência de forma marcante.

Friction drag coefficient of a flat plate over Reynolds number
Coeficiente de arrasto de fricção de uma placa plana sobre o número de Reynolds (imagem fonte). A curva para um planador está entre o totalmente laminar e o totalmente turbulento. Observe os eixos logarítmicos duplos.

  1. Táticas: O lastro de água é usado principalmente em competições, e quando várias aeronaves compartilham uma térmica, cada piloto espera que os outros voem para a próxima térmica. Observar os outros diz a ele qual é a melhor rota para a perda mínima de altitude. Isso até faz com que os pilotos mais altos da térmica abram seus freios de velocidade, apenas para evitar sair da térmica primeiro. Com lastro de água, a velocidade de subida é reduzida (afundamento mais alto mais raio de giro maior conspiram para reduzir significativamente a taxa de subida do planador), portanto, o piloto com lastro de água terá até uma vantagem tática na fase de subida voando em um navio mais pesado.
detalhes muito interessantes, uma pergunta: em aviões de passageiros, quanto mais pesado for o avião, menor será a razão de descida - como o lastro ajuda a descer rapidamente neste cenário?
@ymb1: Não, aviões mais pesados ​​voam mais rápido e descem mais rápido também. Não faz sentido adicionar lastro em um avião motorizado, a menos que seja necessário corrigir a localização do cg.
Sinto muito, mas acho que minha pergunta não foi clara. Devido à limitação de comentários, fiz uma [nova pergunta] (https://aviation.stackexchange.com/q/75181/14897).
Embora seja muito claro que você está falando de uma "necessidade geral de velocidade", seu comentário específico "Mas às vezes você precisa descer rápido: é quando o lastro de água é adicionado." parece ter causado alguma confusão. (Veja por exemplo https://aviation.stackexchange.com/q/75181/34686). Você pode possivelmente considerar mudar para algo no sentido de "Mas às vezes você precisa voar rápido. É quando o lastro de água é adicionado."
#4
+4
StallSpin
2014-01-06 04:10:22 UTC
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A resposta da Força é basicamente a resposta, mas também considere que massa = inércia. Se você pesa mais, é menos provável que seja perturbado por qualquer força externa (turbulência). Um avião mais leve é ​​mais manobrável, mas também vai quicar muito.

Não posso comentar sobre o efeito que os reatores em questão têm sobre isso para um planador.

Provavelmente muito, visto que os planadores são geralmente muito mais leves do que aeronaves do mesmo tamanho com motor interno.
#5
+4
Sula
2015-02-06 08:41:28 UTC
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A resposta de

Forçar é muito boa. Mas a afirmação "massa adicional só aumenta a velocidade de cruzeiro, mas não a distância de viagem", verdadeira para qualquer planeio, não leva em consideração o fato de que as condições adequadas para o vôo normalmente existem por um tempo limitado a cada dia - aumentando a velocidade de cruzeiro definitivamente aumenta a distância.

O ponto do StallSpin sobre a redução do efeito da turbulência em um planador com lastro é significativo. Isso é melhor visto ao voar uma crista, que com vento forte pode ser muito violenta. O planador com lastro, sofrendo menos aceleração imposta pelo ar agitado, pode voar mais rápido e mais baixo, onde o componente do vento horizontal é menor, exigindo um ângulo de caranguejo menor.

#6
+3
vsz
2015-10-21 00:43:49 UTC
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Outro fator que as respostas existentes não mencionam: se você estiver voando sozinho em um planador de dois lugares, convém adicionar lastro para corrigir o seu centro de gravidade.

Os planadores são leves, então um pessoa desaparecida pode ter um efeito significativo no centro de gravidade. Os dois lugares são otimizados para voar com duas pessoas a bordo. Eu até vi lastro de chumbo sendo usado no nariz de um planador quando um estagiário muito magro e pequeno estava voando com um instrutor pesado no banco de trás.

É por isso que tenho mais de 25 quilos de chumbo, costurados em bolsas de tecido. Eu sento nele enquanto vôo um planador. Outros pilotos mais pesados ​​sentam em outra coisa. Na verdade, com toda a seriedade, essa resposta poderia ser melhorada um pouco, expandindo-a para cobrir planadores monoposto. Em praticamente todos os planadores monoposto, o piloto se senta bem à frente do CG e, portanto, um piloto de luz freqüentemente deve carregar lastro no local do piloto para manter o CG dentro do envelope permitido. Não exatamente sobre o que a pergunta original estava perguntando.
#7
+1
quiet flyer
2020-03-13 06:23:42 UTC
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Além de todo o bom conteúdo em todas as outras boas respostas, mais um ponto deve ser feito: quando a massa de ar está se movendo horizontalmente e / ou verticalmente, a razão de planeio sobre o solo é diferente da razão de planeio através da massa de ar e, portanto, a razão de planeio sobre o solo é diferente da razão L / D.

Ao planar com vento contrário, a razão de planeio máxima obtida em relação ao solo é maior quando o planador é pesado do que quando é leve . Você pode verificar isso facilmente: começando com o segundo diagrama nesta resposta relacionada, estenda o eixo horizontal para a esquerda o suficiente para incluir a origem do gráfico. Agora coloque seu lápis no ponto (x = 50 kph, y = 0). A partir deste ponto (x = 50 kph, y = 0), a inclinação de uma linha traçada tangente à curva da velocidade no ar versus taxa de afundamento é a maior razão de planeio obtida em um vento contrário de 50 km / h no ar que não está aumentando nem afundando. Você pode ver que a linha desenhada tangente à curva com lastro é mais plana (ou seja, tem menos inclinação) do que a linha desenhada tangente à curva sem lastro.

Quando consideramos que quando um planador voa uma tarefa que retorna para o ponto de partida em um dia de vento, invariavelmente passa mais tempo voando com um componente de vento contrário do que com um componente de vento de cauda, ​​este não é um ponto trivial.

Naturalmente, este efeito é ainda mais pronunciado se desenharmos nosso linha tangente de (x = 100 km / h, y = 0), representando a melhor razão de planeio alcançável ao voar contra um vento contrário de 100 km / h.

Ao elevar em declive um planador em miniatura controlado por rádio com vento forte, não é incomum encontrar condições em que um planador com carga leve tem dificuldade em fazer qualquer progresso para a frente e apenas afunda quase verticalmente no solo, enquanto uma versão com carga pesada da mesma aeronave pode voar muito mais perto do L / máximo D ângulo de ataque e, portanto, pode correr para frente em alta velocidade, mantendo a altitude ou escalada.

Da mesma forma, se pegarmos o gráfico discutido acima e estendermos o eixo y para cima de forma que se estenda em valores positivos para y, e começarmos a desenhar nossa linha tangente a partir do ponto (x = 0, y = 0,2 m / s), podemos encontrar a maior razão de planeio obtida em relação ao solo na presença de uma corrente descendente de 0,2 m / s e vento contrário / cauda zero. Novamente, a linha desenhada tangente à curva com lastro é mais plana (ou seja, tem menos inclinação) do que a linha desenhada tangente à curva sem lastro. Em uma corrente descendente, a razão de planeio máxima obtida em relação ao solo é maior quando o planador é pesado do que quando é leve. Já que o ar entre as térmicas muitas vezes está caindo para alguns grau, este também não é um ponto trivial. Um caso em que um piloto de planador tem mais probabilidade de se interessar em maximizar sua razão de planeio sobre o solo é quando ele ou ela está voando no ar, e nesta situação o lastro ajuda.

O mesmo método pode ser usado para encontrar a razão de planeio máxima obtida em relação ao solo no ar que está afundando e inclui um componente de vento contrário. Neste caso, o lastro realmente ajuda muito - a razão de planeio máxima obtida em relação ao solo será muito maior no planador com lastro do que no planador sem lastro.

Obviamente, essa resposta poderia ser melhorada fornecendo-se figuras com as linhas relevantes desenhadas nelas, ou links para outro site que ilustre independentemente o mesmo processo - deixarei isso para outro dia.
#8
-3
DanO
2017-03-02 23:37:00 UTC
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Um ponto não mencionado explicitamente em outras respostas é que em um dia de forte alta, ninguém voa na melhor das hipóteses L / D. Suponha que a sustentação seja forte e escalar não seja problema. Lastro até o máximo bruto. Cruzeiro entre térmicas a 100 nós. A taxa de afundamento na mesma velocidade no ar será muito maior se nenhum lastro for carregado.

Você pode ver isso facilmente verificando os diagramas polares fornecidos nesta resposta relacionada. Observe o segundo diagrama - o gráfico da taxa de afundamento versus velocidade no ar para três diferentes cargas de asas. 100 nós é cerca de 180 km / h. No carregamento mais pesado, a taxa de afundamento nessa velocidade no ar é de 1,8 m / s, e no carregamento mais leve, a taxa de afundamento nessa velocidade no ar é 3 m / s. Essa é uma taxa de afundamento 66% maior.

Ao voar a uma determinada velocidade no ar que está bem acima da melhor velocidade L / D, o lastro de fato aumenta a distância compensada para a mesma perda de altitude.

"* Verifique o diagrama de ploar para 100 nós no máximo bruto *", seria bom se você pudesse incluir este documento, porque é uma coisa estranha que o alcance pode ser aumentado apenas adicionando peso ... se for verdade, comercial aeronaves transportariam mais passageiros em uma distância maior por um custo menor.
Para que eu acredite nessa resposta, você precisará de uma boa fonte de backup.
Uau, muitos votos negativos para esta afirmação tão verdadeira? Acho que os votos negativos são um sinal de precisão neste site. Não admira que ele desistiu após apenas uma resposta. Além disso, é óbvio que a afirmação é verdadeira apenas olhando para o segundo diagrama nesta resposta relacionada https://aviation.stackexchange.com/a/698/34686.
@mins - a última linha de seu comentário acima é abordada pelos dois últimos parágrafos de minha resposta relacionada aqui https://aviation.stackexchange.com/a/75217/34686
@quietflyer: "* Uau, muitos votos negativos para esta afirmação muito verdadeira? *", Os votos negativos não são provavelmente porque isso é verdadeiro ou falso, mas porque o ponto estranho (quanto mais pesada a aeronave, maior o alcance) não é demonstrado e, portanto, "a resposta não é útil", que é o significado atual de um voto negativo (acho que era diferente). Compare com a resposta de Pedro que é argumentada. Talvez você possa melhorar o post.
@mins - na verdade, ele demonstrou muito bem; ele apenas não deixou claro exatamente de qual gráfico estava falando, que foi fornecido em outra resposta recente. Deve estar claro agora.
@Notts90supportsMonica - fonte fornecida agora.


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