Stabilità a spirale
La stabilità della spirale è la capacità del velivolo di correggersi un difetto o un eccesso di inclinazione in curva. Non è una stabilità di rollio , perché non è possibile analizzare i movimenti di rollio senza tener conto degli effetti dell'imbardata. Gli anglosassoni usano il termine "stabilità laterale / direzionale".
Il comportamento combinato di rollio-imbardata è descritto da diversi criteri: rollio indotto , imbardata inversa , rollio olandese e modalità spirale.
Modalità spirale
La modalità spirale può essere divergente o convergente. Si presenta, quando diverge, come un progressivo innesto in virata senza alcuna azione sulle superfici di controllo (instabilità a spirale);
Viceversa, se converge, riporta l'aereo inizialmente disturbato in volo orizzontale (stabilità a spirale). La modalità a spirale è sempre lenta; la sua divergenza non impedisce il pilotaggio.
Stabilità a spirale
È la capacità dell'aereo di correggere da solo un difetto o un eccesso di inclinazione in una virata.
- Se l'aereo è troppo inclinato, scivolerà lateralmente verso l'interno della svolta,
- Se l'aereo non è abbastanza inclinato, slitterà lateralmente verso l'esterno della virata.
Nel caso della ricevuta:
- se l' effetto diedro supera la stabilità di imbardata, l'aereo si raddrizzerà (la sua inclinazione di rollio diminuirà): la stabilità della spirale è positiva
- se l'effetto diedro è insufficiente, l'aereo virerà verso l'interno della virata sotto l'effetto della deriva (movimento di imbardata); sotto l'effetto del rollio indotto dall'imbardata, inclinerà maggiormente il rollio e il muso verso il basso: questa è la "virata impegnata". Devi rimettere le ali piatte e poi creare una risorsa.
Il valore del diedro effettivo dipende da:
- la posizione in altezza dell'ala sulla fusoliera,
- la freccia delle ali,
- l'alzata trasversale della fusoliera e della pinna.
Effetto del sollevamento laterale della fusoliera
La combinazione di un diedro basso o nullo e l'assenza di una fusoliera (prima aviazione) può portare a un'elevata instabilità a spirale. Se il velivolo è troppo inclinato in una virata, scivolerà lateralmente verso l'interno della virata e la deriva lo farà virare verso l'interno della virata. Gli aerei dei fratelli Wright che volavano lentamente erano inclini a invertire l'imbardata (che hanno sperimentato e descritto per la prima volta nel 1901); non potevano contrastare il rollio indotto dall'imbardata e raddrizzare l'aereo se volavano troppo lentamente. Per correggere questo difetto, che appariva sul loro aliante del 1902 , eliminarono il diedro negativo delle loro ali e aggiunsero piccole superfici verticali alla parte anteriore del loro Flyer alla fine del 1905.
Calcolo della stabilità della spirale
Le forze favorevoli alla stabilità sono:
- il coefficiente del momento di rotolamento dovuto all'imbardata Cl b (rollio indotto dall'imbardata o diedro effettivo)
- il coefficiente del momento di imbardata dovuto al tasso di imbardata Cn r (smorzamento dell'imbardata)
Le forze favorevoli all'instabilità sono:
- il coefficiente del momento di rotolamento dovuto al tasso di imbardata Cl r (rollio indotto dal tasso di imbardata)
- il coefficiente del momento d'imbardata dovuto all'imbardata Cn b (stabilità d'imbardata)
La stabilità del modo spirale si ottiene se: Cl b. Cnr> Cl r. Cn b
Riferimenti
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"Meccaniche di volo", R. Gougnot http://aerodynamique.chez.com/word/mecaduvol.pdf
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Hoerner, Dinamica dei fluidi , stabilità a spirale: "Un aereo sarà generalmente stabile in modalità spirale quando ha un diedro efficace (Clb) alto rispetto alla sua stabilità direzionale (Cnb)"
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Wilbur Wright scrisse diverse volte "Unable to stop turn" nel 1904 e nel 1905. Fonte: AIAA 2001-3385 Wright Brothers, Flight Dynamics
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Qualificata come "pericolosa" da Orville Wright perché inizialmente provvista di una pinna posteriore fissa che accentuava il problema
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Meccaniche di volo , R. Gougnot e Spiral Stability , forum AVL, post 1082, Mark Drela
Vedi anche