Perché nessuna tuta alare è in grado di sostenere il volo?

Dave

2018-05-11 01:14:35 UTC

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Sono consapevole che a potenza zero è un aliante, ma ci sono alianti che sostengono il volo e hanno abbastanza portanza per salire ecc.

Questa affermazione è un po ' errato. Gli alianti non si arrampicano come gli aerei poiché cadono costantemente a terra a meno che non subiscano una termica, un sollevamento delle onde o un sollevamento di cresta, nel qual caso possono cavalcare la corrente ascensionale per guadagnare quota. In teoria, una tuta alare potrebbe farlo se potessi manovrare per rimanere in termica, ma le tute alari non sono manovrabili come una vela e tendono a non avere quasi il rapporto di planata di una vela, quindi affondano molto più velocemente di una termica potrebbe farli salire.

C'è una discussione interessante qui.

Oh, capisco. Immagino di aver interpretato male ciò che qualcuno ha detto su questo forum. Grazie per aver chiarito tutto.

Anche un umano inadatto può cavalcare una corrente ascensionale. Almeno se quella corrente ascensionale proviene dall'elica di un aereo da trasporto sotto una grata del pavimento ...

Ho pensato che fosse più una questione di velocità di caduta che di rapporto di planata. Il miglior rapporto di planata si ottiene generalmente a una velocità maggiore rispetto al tasso di caduta più basso.

"Le tute alari non sono così manovrabili" su questo non sono assolutamente d'accordo

bukwyrm

2018-05-11 02:14:10 UTC

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Esistono jet molto piccoli che per motivi legati alla pubblicità vengono chiamati tute alari. Poiché l'attuale tecnologia dei jet (e la tecnologia delle eliche) è facilmente in grado di produrre (da un telaio trasportabile) una spinta sufficiente per sollevare se stessa e un carico a misura d'uomo, non ci sono ostacoli alla creazione di una vera tuta alare alimentata. Le superfici di reazione sono molto piccole in relazione alla massa combinata e alla velocità necessaria, quindi non sarà un tipo di volo in picchiata e più balistico, a meno che non si opti per la spinta vettoriale, che è un imbroglio.

EDIT: Mi sono appena reso conto che stavi chiedendo del volo non alimentato. Il rapporto di planata su una tuta alare è troppo pessimo per quello: avresti bisogno di correnti ascensionali della forza di un uragano. Una vela normale ha circa 500 kg di massa totale e un'apertura alare di <20m per un rapporto di planata di circa 40: 1, che è appena sufficiente per volare in buone termiche. Per averlo su una tuta alare (che potrebbe pesare, con l'occupante, 100 kg) avresti bisogno di un'apertura alare di circa 5 metri (ma questo non tiene conto del fatto che i numeri di Reynolds iniziano a funzionare contro di te mentre riduci - i condor andini sono 15 kg @ 3 m di apertura alare!). Ciò potrebbe essere ottenibile con tensairity o qualche altro concetto di ala leggera. Avresti bisogno di qualcosa per sopportare il peso della forza di sollevamento per te, pur mantenendo la presa intuitiva sulle superfici di sollevamento che ottieni in una tuta alare. Dovrebbe essere fattibile, ma immagino che l'ingegneria di qualcosa del genere sia troppo costosa per essere stata fatta da appassionati.

Che tipo di effetto del numero di Reynolds hai in mente a queste scale? Credi che l'attrito della pelle / il rapporto di resistenza alla forma sia significativamente maggiore per un oggetto di dimensioni umane rispetto a un oggetto sízed di un aereo aliante?

Ciò di cui hai bisogno per guadagnare quota in modo efficace in termica è un basso tasso di caduta. Un buon L / D è ciò di cui hai bisogno tra le termiche in modo da poter trovare la termica successiva prima di esaurire l'altitudine, ma non è un requisito per guadagnare portanza. Se sei disposto e in grado di rimanere in termica per l'intero volo, allora hai solo bisogno di un basso tasso di caduta.

Detto questo, scommetto che le tute alari hanno tassi di caduta sfavorevoli per le termiche.

@VladimirF: Un essere umano è circa 5 volte più corto di un aliante, e certamente non più veloce (nella tuta alare), quindi il numero di Reynolds sarebbe circa cinque volte inferiore, quindi siamo molto vicini ai 150.000 che separano i due regimi WayneConrad: mentre il L / D massimo e il tasso di caduta minimo non vengono raggiunti alla stessa velocità, gli aerei con un buon L / D e gli aerei con un basso tasso di caduta sono solitamente molto simili (l'aliante spesso prende l'acqua per rifinire le specifiche di L / R rispetto al tasso di caduta, ma rimangono gli stessi dal punto di vista aerodinamico.

Non credo che la lunghezza della corda dell'ala sia così diversa. La lunghezza della coda è irrilevante.

Graham

2018-05-11 06:02:59 UTC

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Come ex pilota di deltaplano ...

Altre due risposte hanno coperto il concetto di base del volo a vela, ovvero che stai costantemente scendendo e per rimanere in alto devi essere in aria sta salendo più velocemente di quanto stai scendendo. I primi deltaplani e parapendii non avevano problemi a stare in piedi con un normale sollevamento di cresta con rapporti di planata di 7ish: 1. Prima di allora, erano solo un esercizio di "corse in slitta" dall'alto verso il basso.

MODIFICA PER AGGIUNGERE PROVE: Secondo Geoff Broom, il primo deltaplano è volato in La Gran Bretagna nel 1971 aveva un rapporto di planata di circa 3: 1 in aria piatta, o 5: 1 in effetto suolo dal volo vicino alla collina, e questo era strettamente limitato ai voli dall'alto verso il basso. Nel 1972, i piloti degli alianti di Broom stavano iniziando a gestire voli in volo prolungato in elevazione di cresta. I piani del deltaplano Skyhook Mk3 consigliano di imparare su una collina con una pendenza di 5: 1, richiedendo che l'aliante abbia almeno questo rapporto di planata o migliore.

In condizioni meteorologiche più eccezionali condizioni, ovviamente, puoi cavartela con un rapporto di planata peggiore; in effetti potresti volerlo. La maggior parte dei piloti di collina (me compreso) ha avuto l'esperienza del vento che si alzava durante il volo e di dover tirare a tutta velocità (essenzialmente un'immersione) per tornare a terra contro l'aria che si alzava. Quindi è teoricamente possibile che una tuta alare rimanga alzata in quel tipo di condizioni.

E nei casi più estremi, potrebbe essere semplicemente impossibile scendere. Ho letto di piloti di parapendio catturati nella corrente ascensionale da una formazione cumulonembi, dove hanno letteralmente tirato la vela su se stessi e stavano ancora salendo, perché la corrente ascensionale cu-nim era più forte della gravità.

Ciò che altre risposte non sono state trattate è che anche tu devi essere in grado di atterrare. Se non riesci a raggiungere un atterraggio al di sotto della velocità di corsa, allora hai problemi! Tipicamente un deltaplano ha una velocità di stallo di 15-25 mph, e da quella velocità può essere ridotto a quasi stazionario all'atterraggio. Una tuta alare vola a circa 60 miglia all'ora e non può essere svasata nello stesso modo. Un buon pilota di tuta alare probabilmente potrebbe rimanere in volo su una cresta con vento forte, ma avrebbe bisogno di aprire uno scivolo per atterrare e paracadute e vento forte non sono una combinazione salutare.

Carlo Felicione

2018-05-11 03:37:41 UTC

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Perché il rapporto di discesa in planata di una tuta alare è di circa 2: 1 rispetto a un aliante ben progettato che supera 40: 1. Questa velocità di discesa molto graduale consente all'aliante di sfruttare le normali termiche comunemente incontrate nell'atmosfera e di guadagnare quota quando ci si trova. Anche le termiche alterano la velocità di discesa di una tuta alare, ma generalmente non sono abbastanza potenti da consentire al saltatore di guadagnare quota.

È teoricamente possibile che un cavaliere della tuta alare cavalchi potenti termiche o forti correnti ascensionali come quelli incontrati nella fase matura di un forte temporale. Tuttavia i pericoli associati al volo in condizioni meteorologiche violente come questo scoraggiano qualsiasi tentativo.

Gli alianti da cross country come il Nimbus 4T con un'apertura alare di 26,5 metri hanno rapporti di planata di 60: 1.

Non è necessario un rapporto di planata favorevole per guadagnare portanza. Ciò che è necessario per ottenere la portanza è un tasso di caduta adeguatamente basso. Ma penso che una tuta alare abbia probabilmente un pessimo tasso di caduta.

@WayneConrad L'affondamento minimo è davvero il problema, ma l'unico modo per ottenere un basso tasso di caduta con un basso rapporto di planata è andare lentamente e le tute alari non volano lentamente. Con il bel tempo il volo in termica con un rapporto di planata 2: 1 richiederebbe una velocità intorno ai 10 nodi.

coteyr

2018-05-11 14:21:44 UTC

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Questo ha un buon esempio a 2:15. L'aliante ha molto controllo per un atterraggio. È abbastanza vicino ma deve mantenere una velocità che è WAY TO FAST per atterrare.

mostra un esempio di un saltatore con tuta alare che entra in un aereo, nota le velocità e l'angolo dell'aereo.

Fondamentalmente non ci sono abbastanza superfici che generano portanza per andare abbastanza lente per atterrare.

Lo stesso vale per una salita. Hai solo bisogno di più superficie generatrice di portanza allora è disponibile. Detto questo, potrebbe funzionare, con una corrente ascensionale follemente forte, ma probabilmente non sarebbe molto divertente.

Hobbes

2018-05-11 16:37:15 UTC

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Il corpo umano non è abbastanza forte per sostenere il volo in una tuta alare, senza l'aggiunta di elementi strutturali per rendere l'ala indipendente dal corpo umano.

Le attuali tute alari hanno ali troppo piccole per il volo livellato. Per ottenere più area alare, è necessario allungare le ali. Ma questo aumenta la forza esercitata sull'ala. In una tuta alare, l'utente deve spingere le braccia e le gambe verso il basso per contrastare la forza verso l'alto esercitata dal profilo alare. Per un'ala che consente il volo livellato, l'utente deve spingere verso il basso con una forza pari al proprio peso. Anche gli atleti forti hanno problemi a farlo per più di un minuto circa.

Dovresti aggiungere due longheroni sull'ala che sopportano la maggior parte del carico. I longheroni sarebbero attaccati al busto dell'utente e trasmetteranno le forze senza richiedere all'utente di mantenere i muscoli tesi. L'ala consentirebbe quindi all'utente di utilizzare le braccia come superfici di controllo. Non ho mai visto un design di tuta alare come questo però.

Grazie per le informazioni. Immagino sia per questo che i ragazzi con le tute jet hanno le ali attaccate a loro non come parte di loro.

John K

2018-05-11 17:55:21 UTC

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Un paracadutista regolare in una pista (la stessa configurazione del corpo di un saltatore con gli sci) ha un L / D di circa 0,5 a 1. Le tute alari migliorano il L / D a 1 a 1, il che significa che un saltatore del peso di 200 libbre è generando circa 200 libbre di resistenza alla sua velocità di planata. Solo per mantenere il volo livellato avrebbe bisogno di 200 libbre di spinta da una fonte di alimentazione.

Quindi 200 libbre di spinta per 200 libbre di resistenza. Perché è quel numero? È sempre così che la forza di trascinamento è uguale alla spinta richiesta?

Se la forza di sollevamento totale in volo stazionario è uguale al peso totale in alto, e conoscendo il rapporto L / D, allora la resistenza è il prodotto del rapporto L / D applicato a tutto il peso in alto. Un aliante con un L / D di 40, con un peso totale di 700 libbre, quando vola alla sua massima velocità L / D avrà una resistenza totale di 1/40 del suo peso totale, o 17,5 libbre di resistenza. Per mantenere il volo livellato sarebbero necessarie 17,5 libbre di spinta. Una tuta alare con un L / D di 1: 1 richiederà la stessa spinta del peso totale per mantenere il volo livellato.

C'era un ragazzo con una tuta alare che ha installato un micro turbogetto Jet Cat su ogni piede e sembrava che fosse in volo livellato, ma non credo che quei motori abbiano fatto abbastanza spinta e sospetto che stesse ancora scendendo ma dolcemente.

Mowzer

2018-05-12 14:10:49 UTC

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La superficie alare è troppo piccola per sostenere il peso del pilota umano. Ali così piccole semplicemente non possono generare una portanza sufficiente per sostenere il volo senza potenza.

Di seguito è riportata l '"equazione della portanza" ingegneristica che cerchi.

Ecco l'articolo della NASA che descrive in dettaglio come funziona l'ascensore.

Se hai abbastanza potenza, non importa quanto siano piccole le ali. Senza potenza, un'ala o un corpo che si solleva, non importa quanto piccolo, può ancora planare con un angolo inferiore a quello verticale. Un corpo umano nudo in una posizione in pista ha ancora un L / D di 0,5 e può raggiungere una velocità orizzontale di 60 mph alla velocità terminale. Questo è uno dei maggiori rischi nel lavoro relativo al paracadutismo, incontrarsi durante il monitoraggio. Il problema è quanto ripida la planata o quanta spinta è necessaria per volare livellato se c'è un motore.