centro di pressione, CG, e stabilizzatore

[Tony88]

sto cominciando a leggere il libro che FAS ha gentilmente consigliato;
nella parte relativa al trim, è riportato che l'aeromobile è stabile quando il CG si trova d'avanti al centro di pressione...
ora, questa stabilità da cosa deriva?
inoltre, nel trebbi è riportato che il piano fisso di coda crea una deportanza verso il basso che va a contrastare la tendenza del velivolo a picchiare (momento in senso anti-orario) verso il basso proprio a causa della posizione reciproca del centrodi pressione e del CG....benissimo...ciò accade, almeno, da quanto ho capito, SOLO quando i due punti sono disposti in questo ordine.
MA, se il centro di pressione dovesse spostarsi d'avanti al CG, pur rimanendo entro i limiti preposti, (quindi si verrebbe a formare un momento che agisce non più in senso anti-orario ma in senso orario) il velivolo sicuramente non avrà più la tendenza a picchiare ma questa volta avrà un momento cabrante.
ciò che non ho capito è se lo stabilizzatore in questa situazione è in grado di produrre non più una deportanza ma una PORTANZA in modo da contrastare la tendenza a cabrare del velivolo.

nel libro sopracitato, è introdotto il sistema di pitch trim nose-up/ down....è grazie a questo sistema che, eventualmente, si riesce a "trasformare" lo stabilizzatore da una superficie DEportante ad una superficie portante?

spero di essere stato il più chiaro possibile..

[AlphaSierra]

stabilità o instabilità nel moto longitudinale vuol dire:

in modo easy: se l'aereo si trova in una config di equilibrio e subisce una raffica è in grado di riportarsi ad una configurazione di equilbrio

in modo hard: hai la parte reale degli autovalori della matrice del sistema delle eq del moto e quindi si ottengono moti divergenti

Non è facile parlare di stabilità o meno partendo dallo schemino semplice, che potrebbe riportare il trebbi, e pensare di applicarlo ad un aereo di linea vero facilmente. Si può si, in linea di massima, ma poi nella realtà devi considerare altri 1000 fattori che contribuiscono alla reale dinamica.

p.s. il ragionamento che fai è tendenzialmente corretto, ma nell'equilibrio dei momenti devi considerare anche i momenti aerodinamici di ala e piano di coda, i quali dipendono dal tipo di profilo usato

[tristar]

in modo easy: se l'aereo si trova in una config di equilibrio e subisce una raffica è in grado di riportarsi ad una configurazione di equilbrio

in modo hard: hai la parte reale degli autovalori della matrice del sistema delle eq del moto e quindi si ottengono moti divergenti

solo per fare un attimo di chiarezza, la prima condizione (easy) è di stabilità, la seconda di instabilità.

ciao!

[Tony88]

per quanto riguarda la stabilità non avevo dubbi su cosa fosse ma mi chiedevo perchè, un velivolo con centro di pressione avanzato rispetto al CG perderebbe questa stabilità

ma nell'equilibrio dei momenti devi considerare anche i momenti aerodinamici di ala e piano di coda i quali dipendono dal tipo di profilo usato

in che senso?

[zittozitto]

sempre per dirne un'altra ... quelle suddette sono relative alla stabilità statica.

[AlphaSierra]

in modo easy: se l'aereo si trova in una config di equilibrio e subisce una raffica è in grado di riportarsi ad una configurazione di equilbrio

in modo hard: hai la parte reale degli autovalori della matrice del sistema delle eq del moto e quindi si ottengono moti divergenti

solo per fare un attimo di chiarezza, la prima condizione (easy) è di stabilità, la seconda di instabilità.

ciao!

ups right
parte reale negativa

[alex111]

Ciao,
Come dice alphasierra, un aereo longitudilmente stabile avra’ una tendenza a tornare verso la condizione di equilibrio quando sottoposto ad una forza de-stabilizzante tipo una raffica (ma non solo anche un input del pilota nei controlli o nel motore).

Si parla di stabilita’ statica in questo caso, ovvero della tendenza nell’istante iniziale in cui l’aereo e’ sottoposto alla forza de-stabilizzante.

La stabilita’ dinamica invece descrive il processo di come l’aereo torna nella condizione iniziale nel tempo, ed e’ un aspetto molto piu’ complesso rispetto alla stabilita’ statica.

Per farti un esempio del perche’ per avere un aereo con caratteristiche di stabilita’ statica longitudinale bisogna per forza avere un centro di gravita’ davanti al centro di pressione considera un aereo sottoposto ad una raffica ascensionale:
La raffica avra’ l’effetto di far cabrare l’aereo e di aumentare l’angolo di attacco dell’ala.

L’ala sotto un angolo di attaco superiore generera piu’ forza portante.

La maggiore forza portante genera un momento rispetto al centro di gravita’. Visto che il centro di gravita si trova davanti al centro di pressione, questo momento tende a far picchiare l’aeroplano, ovvero a farlo tornare verso la condizione di equilibrio iniziale, dimostrando stabilita’ statica longitudinale.

Piu’ e’ amplia la distanza fra CoG e CoP, piu’ aumenta il momento stabilizzante aumentando la stabilita’ longitudinale del aereo. Al contrario, un CoG vicino al CoP rednera’ l’aereo meno stabile ma piu’ manvorabile.

La geometria del piano di coda e’ indipendente da questo discorso, come dici te, sarebbe utile avere uno stabilizzatore portante, cosi facendo si riduce la resistenza indotta e di trim dell’aereo, ma per mantenere una geometria stabile, bisogna posizionare lo stabilizzatore portante davanti al CoG a sua volta avanti al CoP, questa configurazione si chiama “canard” e trova amplio uso nei velivoli militari tipo Typhoon Eurofighter, Saab Viggen, tutta la famiglia dei Mirage, quasi tutta quella dei Sukhoi ecc... sfortunatamente a causa della poca stabilita’ dinamica offerta da questa configurazione non viene usata granche’ nei design di aerei civili.

Il modo migliore per capire la stabilita’ e’ farsi dei disegnini secondo me, se hai altri dubbi chiedi pure!

Alex.

[87Nemesis87]

La geometria del piano di coda e’ indipendente da questo discorso, come dici te, sarebbe utile avere uno stabilizzatore portante, cosi facendo si riduce la resistenza indotta e di trim dell’aereo, ma per mantenere una geometria stabile, bisogna posizionare lo stabilizzatore portante davanti al CoG a sua volta avanti al CoP, questa configurazione si chiama “canard” e trova amplio uso nei velivoli militari tipo Typhoon Eurofighter, Saab Viggen, tutta la famiglia dei Mirage, quasi tutta quella dei Sukhoi ecc... sfortunatamente a causa della poca stabilita’ dinamica offerta da questa configurazione non viene usata granche’ nei design di aerei civili.

Il modo migliore per capire la stabilita’ e’ farsi dei disegnini secondo me, se hai altri dubbi chiedi pure!

Alex.

mi potresti rispiegare il funzionamento dei canard? ...non l'ho capita molto bene scusa

[alex111]

Certo te lo chiarisco volentieri..

il canard e lo stabilizzatore di coda hanno la stessa funzione; quella di compensare il momento generato dalla forza portante (e non solo) che agisce attraverso il centro di pressione con braccio la distanza fra centro di pressione e centro di gravita'.

In una configurazione "standard", la portanza genera un momento picchiante, fondamentale per mantenere una condizione di stabilita' statica, mentre lo stabilizzatore di coda dovra' necessariamente generare un momento cabrante rispetto al centro di gravita' per compensare il primo, per fare cio' dovra' generare una forza deportante.

Nella configurazione canard si posiziona lo stabilizzatore davanti al centro di gravita', cosi facendo il canard (o stabilizzatore frontale) per generare un momento cabrante dovra generare una forza portante.
L'aspetto positivo di questa configurazione e' il fatto appunto che viene generata una forza portante, di conseguenza a parita' di fattori la capacita' di portanza del velivolo sara' maggiore, risparmiando in superficie alare, resistenza, consumi... ecc ecc... sfortunatamente pero' vi sono svariati fattori negativi di questa geometria che fanno generalmente preferire lo stabilizzatore di coda nonstante crei una diminuzione di performance aerodinamica.

I disegnini allegati spero chiariscano meglio...

Alex.

[alex111]

Sui disegnini bisogna cliccarci sopra per vederli bene... per qualche motivo sono usciti neri sorry

[87Nemesis87]

grazie mille!!! ho capito adesso!


....è proprio vero che i disegni spiegano più di mille parole

[FAS]

attenzione
visto che stiamo paralndo di velivoli in generale:
non tutti i velivoli sono intrinsecamente stabili....


questo é vero solo per i liner
non vale per le moderne weapon system

[MarcoGT]

a
questo é vero solo per i liner
non vale per le moderne weapon system

In che senso non vale per le weapon system?

[FAS]

a
questo é vero solo per i liner
non vale per le moderne weapon system

In che senso non vale per le weapon system?

nel senso che é importante avere una macchina instabile a favore della manovrabilitá

[MarcoGT]

nel senso che é importante avere una macchina instabile a favore della manovrabilitá

Perché è preferibile una macchina instabile per avere una migliore manovrabilità?

[zittozitto]

nel senso che é importante avere una macchina instabile a favore della manovrabilitá

Perché è preferibile una macchina instabile per avere una migliore manovrabilità?

suppongo perchè alla stabilità ci pensano i computer, la manovrabilità è un requisito direi importante per un velivolo che ha certi scopi.

[alex111]

Come dice giustamente FAS, le caratteristiche dei moderni aerei con necessita' di alta manovrabilita' tipo caccia militare ecc. tendono ad essere instabili, lasciando all'interfaccia dei computer il compito di rendere l'aereo adeguatamente "pilotabile"; per capire la ragione per cui un aereo instabile e conseguemente piu' manovrabile bisogna tornare al disegnino...
meno e' la distanza fra centro di gravita e centro di pressione, piu' debole sara' il momento generato verso la condizione di equilibrio causato da una forza destabilizzante (raffica, input del pilota ecc)... di conseguenza l'aereo reagira piu' rapidamente ad in input destabilizzante (con meno tendenza a tornare verso la condizione di equilibrio) e di conseguenza e' piu' manovrabile...

aereo manovrabile = capacita' di divergere dalla condizione di equilibrio...

aero stabile = tendenza a rimancerci...

...quindi le due cose sono in contraposizione...

alex.