Question:
Un avion peut-il voler en arrière si son hélice est en marche arrière?
TBBT
2015-08-20 06:13:18 UTC
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Je voudrais savoir si un avion à hélice, par exemple le P-51, pourrait voler en arrière. Est-ce possible grâce à une astuce comme changer l'angle de la lame ou inverser le sens de rotation du prob? Cela aurait été difficile pour le pilotage, mais est-ce théoriquement possible?

il ne peut pas ne pas avoir ce talent pour le faire, mais ce sont des avions qui peuvent réellement voler en arrière [article sur un avion qui peut physiquement revenir en arrière] (http://www.bbc.com/future/story/ 20150415-l'avion-qui-peut-voler-en arrière) Voler en arrière limite également la poussée d'un avion, donc même s'il peut le faire, il n'aura pas beaucoup de portance et présente un risque élevé de décrochage.
Vous n'avez pas besoin de vous excuser pour votre anglais, beaucoup d'autres personnes sur ce site Web ne connaissent pas beaucoup l'anglais non plus, donc aucune raison de vous excuser et votre anglais n'est pas mauvais car j'ai compris toute la question.
D'après mes connaissances en vol Kerbal et RC, si votre centre de gravité est derrière le centre de pression, votre avion devient extrêmement instable. Normalement, le centre de gravité est devant, donc si vous faites pivoter le sens du flux d'air, toutes choses égales par ailleurs, de mauvaises choses se produisent.
L'hélice ne fonctionnerait pas si elle tournait dans l'autre sens. Contrairement aux ailes, les pales caleraient probablement dans tous les cas. Mais le [pas des pales pourrait être inversé] (http://www.pilotoutlook.com/airplane_flying/reverse_thrust_and_beta_range_operations) sans changer le sens de rotation.
@Ethan: L'AN-2 ne * vole * pas en arrière. Il a une vitesse minimale vers l'avant inférieure à un vent de face très fort. Cela produit une vitesse sol négative (arrière) * et non * une vitesse anémométrique *. L'avion se déplace toujours vers l'avant dans les airs et son hélice le propulse vers l'avant dans les airs et non vers l'arrière.
Quelqu'un devrait mentionner le Harrier parmi toutes les réponses «non». Bien sûr, il ne compte pas sur son profil aérodynamique pour générer de la portance, donc c'est probablement une autre triche ... https://www.youtube.com/watch?v=bKQlxCbaRQ4
Est-ce que le montage de l'hélice sur l'arrière de l'avion compte? :) (Configuration du poussoir, par exemple [Kyushu J7W] (https://en.wikipedia.org/wiki/Kyushu_J7W))
Eh bien aussi les ailes travailleraient contre vous car les bords de fuite deviennent soudainement les bords d'attaque, poussant l'avion vers le bas au lieu de le soulever.
Anecdote connexe - typiquement, un modèle réduit d'avion radiocommandé volera toujours si l'hélice est placée à l'envers de sorte que le "bord tranchant" est en tête et le "bord arrondi" est à la traîne. Ainsi, le profil aérodynamique de l'hélice crée toujours une certaine poussée, c'est-à-dire une portance, dans cette configuration. Cependant, les performances seront considérablement réduites. Maintenant, quant à la stabilité en tangage d'un avion entier volant "en arrière"? Je dirais qu'il ferait mieux d'avoir un ordinateur pour que tout fonctionne bien.
J'ai également vu une photo d'un modèle réduit d'avion où l'ensemble de l'aile, qui avait un dièdre, était élastique sur le fuselage à l'envers et à l'envers, de sorte qu'il avait un angle et donc le bord tranchant était en tête et le bord arrondi était à la traîne. Apparemment, il volait encore.
Huit réponses:
voretaq7
2015-08-20 07:10:58 UTC
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Voler? Non.
Les ailes ne produisent généralement qu'une portance suffisante pour maintenir un avion en altitude lorsque l'air les survole dans la direction voulue. Si vous inversez le flux d'air au-dessus de l'aile (en vous déplaçant vers l'arrière dans les airs, par exemple), l'aile ne produirait plus la portance nécessaire, et l'avion «descendrait à une vitesse extrêmement rapide» jusqu'à ce qu'un flux d'air normal au-dessus des ailes soit restauré. (C'est la manière polie de dire "le sacré truc tombe du ciel comme un rocher!")

Bougez? Oui. Au moins sur le terrain.
Cela a été démontré à plusieurs reprises par Fat Albert, le C-130 qui soutient les Blue Angels. Alors que les hélices elles-mêmes ne s'inversent pas, le pas des pales est modifié pour produire une inversion de poussée (ralentissant l'avion de la même manière que les inverseurs de poussée sur un moteur à réaction, et dans ce cas inversant son sens de déplacement).


Notez qu'il existe une exception notable à la règle "les avions ne peuvent pas voler en arrière", à laquelle l'article lié par Ethan fait allusion: si la vitesse du vent dépasse la vitesse de décrochage de l'avion, il est possible pour un avion de "voler" à sa vitesse minimale, mais de se déplacer vers l'arrière par rapport au sol.
C'est un peu une triche cependant: l'avion pense toujours qu'il vole vers l'avant (la vitesse relative du vent au-dessus des ailes est dans la direction «normale» et la vitesse est suffisamment rapide pour créer une portance suffisante pour soutenir le vol). Il se trouve que la vitesse comprend une composante de vent de face suffisante pour donner à l'avion une vitesse sol sol nette "négative".
L'hypothétique P-51 dans votre question nécessiterait des vents soutenus d'environ 83 nœuds pour faire cette astuce fonctionne (nous appelons généralement cela un ouragan), mais quelque chose comme un Piper Cub peut le faire à des vitesses de vent beaucoup plus raisonnables.

De nombreux turbopropulseurs ont la même capacité à inverser le pas des pales, inversant la poussée. C'est une exigence pour les plus gros turbopropulseurs utilisant L'Espérance à Saint Martin; il n'y a pas d'entrée de voie de circulation au seuil à chaque extrémité et pas de place pour virer, donc les aéronefs qui ont besoin de toute la piste pour décoller doivent revenir en puissance de l'entrée au seuil.
@KeithS La plupart des turbopropulseurs peuvent le faire (au moins les multis) - Fat Albert le fait juste avec * style * :-)
@voretaq7 Je suppose qu'une autre question pourrait être la suivante: est-il possible de concevoir une voilure qui peut fournir une portance efficace dans les deux sens d'écoulement avant et arrière?
@curious_cat: C'est une bonne question. Allez-y et postez-le ;-).
+1 pour la triche. Le nombre de fois où je dois expliquer aux gens que l'avion pourrait reculer par rapport au sol mais qu'il vole toujours vers l'avant.
@JanHudec terminé! A demandé. :) http://aviation.stackexchange.com/questions/19122/aerofoil-that-gives-reasonably-good-lift-for-both-flow-directions-forward-and-b
«« Nous appelons généralement cela un ouragan »« Ou une série de jet stream / jet. J'ai effectué des vols avec un vent arrière d'environ 170 km / h avant de revenir aux États-Unis depuis l'Asie.
Je viens de rejoindre ce site afin que je puisse vous donner +1 pour "descendre à un rythme extrêmement rapide". Je n'ai jamais vu une description plus poétique de la chute vers une mort certaine.
La démo C130 n'est pas une astuce spéciale faite uniquement par "Fat Albert". J'ai vu quelques occasions au Royaume-Uni où un C130 roulait en sens inverse depuis l'atterrissage jusqu'à sa place de parking, plutôt que de se retourner comme dans la vidéo (et de devoir ensuite faire demi-tour pour partir). La porte cargo est ouverte (comme sur la liaison vidéo) et un membre d'équipage debout sur la rampe "dirige" l'avion en donnant des instructions au pilote via l'interphone.
Même au sol, comme dans la démo C130, les avions et les moteurs doivent être conçus pour le faire en toute sécurité. Nous avons eu des problèmes de moteur étranges dans une seule compagnie aérienne exploitant un avion à fuselage étroit largement utilisé. La cause s'est avérée être qu'ils utilisaient régulièrement l'inversion de poussée au lieu d'une dépanneuse pour repousser de la rampe de certains aérodromes. Certains de leurs pilotes avaient l'habitude de «tirer sur les moteurs» en faisant cela, et de sortir des conditions de conception pour l'utilisation de l'inversion de poussée.
Je pense que la compréhension de l'OP d'un accessoire "en sens inverse" est de "tourner dans l'autre sens" plutôt qu'un changement de hauteur. Vous voudrez peut-être le souligner pour être sûr qu'il est clair que faire tourner l'accessoire dans l'autre sens ne fera rien, car c'est le même problème que vous avez décrit dans votre premier paragraphe.
Si l'on parle de "triche" en ayant une vitesse sol négative, l'Antonov AN-2 est un excellent exemple. Malgré sa taille relativement grande pour un "avion de brousse", il n'a pratiquement pas de vitesse de décrochage: vous pouvez réduire sa vitesse de l'air jusqu'à ce qu'il se comporte essentiellement comme un parachute. Cela signifie que vous pouvez voler avec lui même dans un vent de face relativement doux.
Le Harrier peut voler en arrière en utilisant ses buses de poussée. Eh bien, il est plus planant sur la poussée pure que de voler via la portance.
KeithS
2015-08-20 09:01:58 UTC
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En bref, non.

Premièrement, l'aile d'un avion est conçue pour produire de la portance dans une seule direction. Le flux d'air se déplaçant vers l'arrière sur le profil aérodynamique ne serait pas correctement dirigé autour de celui-ci; l'air traversant ce qui est censé être le bord de fuite serait divisé trop proprement (il pourrait donc caler trop facilement) et ne serait pas accéléré aussi rapidement par la pente plus douce de ce qui est censé être l'arrière de l'aile, réduisant ainsi ascenseur. Le bord d'attaque, maintenant le bord de fuite, augmenterait la traînée et réduirait encore la portance car la couche limite se séparerait trop tôt le long de sa courbe. En d'autres termes, une aile qui se déplace vers l'arrière produit très peu de portance et beaucoup plus de traînée, ce qui est mauvais pour un avion essayant de rester en l'air.

De plus, la plupart des avions à hélices ont leurs cordes d'aile légèrement inclinées vers le haut à partir du vecteur de poussée du moteur, ce qui fournit un angle d'attaque non nul en vol en palier. Cela fournit plus de portance au prix d'une traînée légèrement plus élevée et permet à un avion de maintenir l'altitude plus facilement à des vitesses de croisière avec le niveau du nez. En "vol" inversé, cela aboutirait à un angle d'attaque négatif, réduisant encore plus la portance.

Enfin, le stabilisateur horizontal est conçu pour fournir une force d'appui en vol vers l'avant pour contrer un centre de gravité légèrement vers l'avant ( cette conception de base entraîne un comportement de décrochage souhaitable, amenant l'avion à piquer pour rétablir le flux d'air normal). Ceci est accompli dans les ailes basses avec un léger angle vers le bas du stabilisateur horizontal (ou un léger angle vers le haut par rapport aux canards), et dans les ailes hautes en utilisant le downwash de l'aile pour pousser sur la queue. En reculant, il n'y a pas de lavage vers le bas pour équilibrer le poids au nez, et un inclinaison vers le bas pousserait activement la queue vers le haut lorsque le vent la dépassait, dans les deux cas, faisant basculer l'avion en piqué (également un comportement de récupération souhaitable si vous vous trouvez accroché à votre accessoire).

Dans un choix d'ingénierie stellaire des concepteurs d'aéronefs, ils orientent la courbe des ailes et ajustent les stabilisateurs horizontaux pour produire une force de portance et d'équilibrage lorsque l'avion se déplace dans la direction que son ou ses occupants appelleraient "vers l'avant", c'est-à-dire la direction à laquelle le siège du pilote est tourné.

Il y a quelques avions, notamment des modèles soviétiques tardifs comme le MiG-29 et le Su-27, qui ont été conçus pour un comportement "post-décrochage" souhaitable. Ces aéronefs sont capables de rester stables et contrôlables dans des angles d'attaque extrêmes (dépassant 90 ° de désaccord) et sont les meilleurs exemples d'aéronefs qui peuvent «voler en arrière», au moins pendant quelques secondes. Les manœuvres impliquées incluent le tailslide (tirez à la verticale, décrochez à cabrer et retombez sur la terre en queue d'abord, puis tirez sur le bâton pour lancer votre queue derrière vous et laissez tomber le le nez pour récupérer) et le cobra (à plein régime, coupez le moteur et relancez fort pour caler intentionnellement l'avion et faites pivoter le cabré, puis centrez le manche pour permettre l'avion à piquer). La plupart des avions américains homologues sont incapables d'effectuer ces manœuvres car elles sont conçues pour éviter le décrochage, suivant la théorie de la "gestion de l'énergie" des manœuvres de combat occidentales (où le décrochage, quelle que soit la vitesse, signifie que vous n'avez plus d'énergie pour manœuvrer, comme vous avez une vitesse avant insuffisante pour maintenir votre virage ou vous venez de transformer les ailes de votre avion en aérofreins).

Le comportement post-décrochage du MiG-29 et du Su-27 ne compte pas tout à fait comme "voler en arrière" autant qu'il "tomber la queue en premier avec une certaine efficacité de contrôle" (un peu comme être soufflé en arrière par un fort vent de face. disent que cela ne compte probablement pas dans l'esprit de la question, puisque le TBBT a posé la question de l'utilisation de l'inversion de poussée et du vol vraisemblablement soutenu). C'est * cependant * [impressionnant à regarder] (https://youtu.be/gMR__CvHoh8?t=28s)!
Dans la Première Guerre mondiale, certains pilotes allemands ont perfectionné une technique pour voler brièvement en arrière en appuyant fortement sur une pédale de gouvernail. La faible stabilité directionnelle et l'impulsion de la poussée initiale feraient tourner l'avion de 360 ​​° autour de l'axe vertical. Mais comme le Su-27, c'est moins «volant» qu'un mouvement balistique.
Le premier point de cette réponse est basé sur des hypothèses naïves (incorrectes) sur le fonctionnement des ailes. Lisez [Qu'est-ce qui permet vraiment aux avions de voler?] (Http://physics.stackexchange.com/questions/290/what-really-allows-airplanes-to-fly). Il est en effet très possible, par exemple, de piloter un avion à voilure symétrique.
@NathanCooper: Vous parlez tous les deux de directions différentes. Alors que Keith signifie la direction dans le plan de l'aile, votre direction est vers le haut ou vers le bas.
chasly - reinstate Monica
2015-08-20 14:34:39 UTC
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Quand, jeune, j'ai fabriqué des modèles réduits d'avions, j'ai essayé cela. Le résultat est très instable et généralement les hayons élévateurs au lancement provoquent le basculement de l'avion. Je pense qu'avec l'utilisation du contrôle informatique pour contrer l'instabilité inhérente et une hélice spécialement conçue, cela pourrait être possible, mais le temps et les dépenses de développement signifient que personne n'essaierait jamais de le faire ..

Le problème est que l'ensemble de queue d'une configuration standard agit comme une girouette. Il veut naturellement se détourner de la direction du flux d'air.

Philip Johnson
2015-08-20 18:23:53 UTC
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En théorie, oui, inefficace, très très instable, avec les gouvernes face au flux d'air plutôt que derrière, donc un gros risque que le flux d'air arrache les commandes et les oblige à se déplacer complètement - avec de très mauvais résultats. L'avion voudrait faire un tour et voler dans la direction opposée à cause de la façon dont il est conçu pour voler vers l'avant.

+1 pour le «oui» théorique. Le PO n'a pas spécifié la théorie par rapport à l'aspect pratique et vous êtes la seule réponse qui y est allée.
Nomol
2015-08-20 06:51:27 UTC
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Il existe une relation entre la poussée fournie par le moteur et la portance créée par le profil des ailes. Habituellement, cette relation n'est pas la même vers l'arrière, donc il ne volera pas vers l'arrière.

Les avions à hélices comme le P-51 ont un profil aérodynamique asymétrique qui ne peut pas fournir la même portance vers l'arrière.

Certains profils aérodynamiques sont presque symétriques, mais nécessitent une centrale électrique bien plus grande qu'une hélice. En général, cette centrale ne peut pas fournir la même poussée vers l’arrière que vers l’avant.

Il peut être intéressant de noter que, puisque l'hélice elle-même est un profil aérodynamique, elle ne produira pas non plus autant de poussée lorsqu'elle est mise en marche arrière. Cela empêcherait donc également l'aéronef de voler en arrière.
@JayCarr: C'est la torsion, pas le profil aérodynamique, qui rend l'hélice si mauvaise en marche arrière. La direction du flux d'air sur les pales ne change pas, mais l'incidence locale sera erronée sur une grande partie de l'envergure des pales.
Les hélices @JayCarr: sont inversées en modifiant le pas des pales et non en les tournant dans le sens opposé.
@JanHudec Le P-51 pourrait-il faire cela? Eh, peu importe, le P-51 n'était qu'un exemple et vous avez raison bien sûr, alors ... Voilà. Dans ma tête, je pensais à des avions avec des accessoires fixes pour une raison quelconque.
@PeterKämpf Alors ... Êtes-vous en train de dire que si les lames étaient inversées (comme le dit Jan Hudec), elles seraient encore moins efficaces parce que la torsion serait à ce moment-là en arrière?
@JayCarr, non, je crois que Peter parlait de torsion parce que la torsion est la raison pour laquelle changer la hauteur ne vous donnera pas la même efficacité en marche arrière que vous avez en avant. Parce que la torsion est telle que le pas est plus haut au milieu où la vitesse est plus faible, mais lorsque vous passez au pas négatif, le pas sera plus bas (probablement toujours positif) au milieu, donc seuls les pointes produiront une poussée dans la bêta intervalle.
@JanHudec Ah, je pense que je comprends alors. Merci!
JamesRyan
2015-08-20 16:30:13 UTC
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Si une inversion de poussée était générée (vous ne pouviez pas le faire simplement en inversant l'hélice), alors un avion pourrait voler en arrière.

Alors que les ailes sont formées pour générer de la portance lorsqu'ils traversent l'air vers l'avant, en utilisant un angle d'attaque et une poussée suffisante, vous pouvez générer une portance dans n'importe quelle direction. L'angle d'attaque modifie le profil apparent de l'aile. Le même principe permet aux avions de voler à l'envers ou de côté en lame de couteau. L'exemple le plus simple est de savoir comment un avion en papier peut encore planer avec des ailes complètement plates.

S'il vous plaît ajouter pendant longtemps que vous pourriez voler en arrière, étant donné que toutes les surfaces de contrôle vont durer dans leurs butées et que la stabilité est négative autour de tous les axes.
Pourquoi le seraient-ils? La portance est toujours générée sur toute la surface. La stabilité serait faible, mais la question était de savoir si elle était possible et non facile. :)
Lorsque le cg était en avant du point neutre, il sera à l'arrière de celui-ci en vol inverse. La conséquence est une instabilité, proportionnelle à la stabilité en vol normal. Rappelez-vous que le point neutre est au quart de corde, mesuré dans le sens du débit.
@PeterKämpf Je pense que le cg est assez proche, il fonctionne au moins sur un modèle. Mais ce n'est pas le sujet, ma réponse est principalement de souligner que l'idée fausse courante selon laquelle les ailes ne fonctionnent qu'en raison de leur forme (et donc uniquement dans une direction) est fausse.
mephisto
2015-08-20 20:43:38 UTC
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Non.

Essayez de faire reculer votre vélo sur une pente raide si vous n'êtes pas sûr de ce que les autres auteurs veulent dire par stabilité passive en tangage et stabilité en lacet.

La raison pour laquelle le la grande queue et les ascenseurs sont bien derrière le milieu des ailes pour s'assurer que lorsqu'ils volent vers l'avant, ils auront tendance à redresser toute oscillation.

Allez au pub et regardez comment les fléchettes volent si vous vouloir. Vous pouvez également essayer d'en jeter un à l'envers.

Cela suppose que l'analogie de la bicyclette et de la fléchette s'étend aux avions, donc cela pose la question.
Mike Dunlavey
2015-08-21 01:19:40 UTC
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Vous n'avez pas besoin d'inverser la poussée pour ce faire. Tirez simplement le nez vers le haut et laissez la vitesse saigner jusqu'à ce que votre vitesse verticale soit nulle. Ensuite, vous tailslide . La plupart des avions sont conçus pour rendre cela pas très facile à faire, mais si vous déplacez le CG suffisamment en arrière, en mettant des briques dans la queue, vous pouvez le faire.

Le problème, c'est qu'à moins que votre avion ne soit spécialement conçu et que vous soyez spécialement formé, vous aurez beaucoup de mal à ne pas simplement glisser jusqu'au sol (et annuler la garantie).

C'est en fait appelé un côté de la queue et est une manœuvre acrobatique standard
AiliujvxlsCMT corrigé.


Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 3.0 sous laquelle il est distribué.
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