Dans la réponse à cette question, il est noté que le B-52 décolle sans tourner et monte en piqué. Pourquoi a-t-il été conçu de cette façon?
Dans la réponse à cette question, il est noté que le B-52 décolle sans tourner et monte en piqué. Pourquoi a-t-il été conçu de cette façon?
La raison était de donner aux bombes un endroit proche du centre de gravité.
Balayage de l'aile (pour des nombres de Mach de croisière élevés) en combinaison avec un rapport hauteur / largeur élevé de l'aile (pour une faible traînée induite) ) ne permettait pas de placer le train d'atterrissage dans l'aile, il a donc dû être intégré dans le fuselage. Le train d'atterrissage principal doit normalement être proche du centre de gravité (légèrement en arrière pour un train de tricycle, légèrement en avant pour un traîneau arrière), mais cet espace était nécessaire pour l'énorme soute à bombes. Étant donné que les bombes seront larguées quelque part au cours d'une mission de bombardement, les larguer ne devrait pas perturber l'équilibre de l'avion, donc aucun compromis n'était possible.
Dessin en coupe du B-52 montrant les deux compartiments à bombes au centre du fuselage (image source)
Ce problème existait déjà lors du développement du 6-moteurs B-47 quelques années auparavant. Dans les deux modèles, deux paires de trains d'atterrissage ont été choisies, une paire à l'avant et une paire à l'arrière de la soute à bombes, et l'avion a perdu sa capacité de rotation pour le décollage. Grâce aux puissants volets de chasse, l'assiette en croisière et à vitesse lente pourrait être rendue identique. L'inconvénient est plus de traînée pendant la course au décollage, car l'aile produit plus de portance, mais cela pourrait être toléré dans un bombardier stratégique doté de capacités de ravitaillement en vol.
B-47 en approche avec train abaissé et chute de traînée déployée (image source). Notez les stabilisateurs entre la paire intérieure de moteurs - ceux-ci étaient nécessaires pour maintenir l'avion au niveau du sol.
B-52 in vol avec équipement descendu (image source). Ici, les engrenages avant et arrière du B-47 ont été remplacés par des paires d'engrenages pour répartir la charge sur huit roues et les stabilisateurs sont positionnés à l'extérieur de la paire de moteurs extérieurs, mais la configuration générale des engrenages est assez similaire.
Le bureau de design russe Myasishchyev a trouvé une solution différente pour son bombardier supersonique M-50 au milieu des années 50. Ils ont également dû placer la soute à bombes dans le fuselage central et le train principal devait être placé si loin en arrière que le M-50 ne pouvait pas être tourné de la manière habituelle avec l'ascenseur. Pour résoudre le problème, les ingénieurs ont conçu ce qu'ils ont appelé le «vélo au galop». Lorsque l'avion a atteint 300 km / h, le train avant s'est rapidement étendu pour le faire tourner à 10 °.
Myasishchyev M-50 avec jambe de force avant étendue (image source). Les deux portes ouvertes sous le cockpit étaient réservées au pilote et au navigateur: leurs sièges éjectables vers le bas étaient abaissés sur des câbles pour que l'équipage soit attaché au niveau du sol, puis se remettait en place.
En plus de l'excellente réponse de Peter qui a expliqué pourquoi pour ce modèle en particulier les roues sont placées loin derrière le centre de gravité (CG), je voudrais clarifier pourquoi cela rend impossible la rotation au décollage.
Un avion standard décolle juste après la rotation, augmentant l'angle d'attaque et la portance. Avant et pendant l'exécution de la rotation, la portance produite par les ailes n'est pas suffisante pour élever la position du CG. Pourtant, avec les roues placées juste derrière le CG, une petite augmentation du CG est nécessaire pendant la rotation. Ceci est accompli avec la force vers le bas produite par l'ascenseur et son grand effet de levier.
Si les roues sont déplacées vers l'arrière, alors un tel levier devient beaucoup moins avantageux: la force produite par la queue sur le CG est plus faible , parce que le point d'appui est plus proche de lui et plus éloigné du CG. La force de descente maximale de l'ascenseur et la résistance structurelle peuvent alors rendre la rotation impossible.
L'angle d'attaque des ailes d'un B-52 est positif. Le bord d'attaque de l'aile est plus haut que le bord de fuite. Ainsi, lorsque vous voyez l'avion décoller, il semble ne pas tourner, mais lorsque le fuselage est de niveau, les ailes sont à un angle d'attaque positif. Lorsque le B-52 est en palier, le nez est baissé, vous ne pouvez pas voir le nez depuis le cockpit et c'est comme si vous étiez assis sur un nuage.
Le B52 «tourne» au décollage mais pas au degré de ce qui semble normal pour un si gros jet.
Tous les avions doivent produire une portance supérieure à la force de gravité opposée / son poids pour qu'il quitte la piste. Lorsque la portance = poids / gravité, l'avion est dans un état stable, ce qui signifie que le taux de montée ou de descente sera constant. Cela signifie que si la portance dépasse le poids, un avion ne quittera jamais le sol. Une fois en vol, le taux de montée de l'avion se stabilise ou devient constant lorsque la portance = gravité / poids (la force opposée).
La réponse est qu'il semble que le B52 ne tourne pas. Les pilotes appliquent l'élévateur "vers le haut" et augmentent l'angle d'attaque de l'aile, augmentant ainsi la portance.
Je vais apporter une correction à une réponse donnée ci-dessus:
Le CG, centre de gravité, est fixe et à moins qu'un poids / charge ne se déplace dans l'avion, il ne change jamais. Des exemples de choses qui changeraient le CG d'un avion sont la combustion de carburant, le largage d'une bombe ou un changement de cargaison.
Lorsque l'ascenseur est déplacé, l'avion «tangue», car le stabilisateur de queue (horizontal) produit portance "négative" (elle pousse vers le bas sur la queue), et fait tourner l'avion le long du CG. Le placement réel du train d'atterrissage s'oppose à la rotation de l'avion dans la plupart des conceptions. Le changement d '"angle d'attaque" de l'aile dû au cabrage augmente la portance produite par l'aile.
Le placement du train d'atterrissage est un compromis basé sur la conception de l'avion. Le B52 et son jeu de roues tandem sont un compromis en raison de la conception des ailes et de la carrosserie de l'avion.
Ajoutez encore une chose pour éviter toute confusion:
Lorsqu'un avion "tourne" pendant au décollage, la force (ou le poids) du stabilisateur horizontal doit être supérieur au poids de l'avion devant les roues les plus arrière pour que l'avion se «cabre».
La plupart des gros avions de transport (sinon tous), l'ensemble du stabilisateur horizontal (comparé à la seule gouverne de profondeur des petits avions) est ajusté pour le décollage afin de fournir une force "neutre" pour la vitesse de décollage souhaitée. Si le compensateur de stabilisation n'est pas réglé correctement, il se peut qu'il n'y ait pas assez de «profondeur» pour cabrer ou pour empêcher un cabrage spontané non commandé de l'avion. Les deux sont désastreux et les résultats peuvent être trouvés sur YouTube.
Je l'ai peut-être manqué, mais il semble qu'aucune des réponses n'aborde le problème principal: pourquoi il ne tourne pas et ne monte pas en piqué?
Tout cela sera plus clair si vous vous souvenez que la portance dépend principalement de l'angle d'attaque et de la vitesse.
Le principal moyen pour tout avion conventionnel de décoller (et atterrir) sans rotation en tangage est de faire l'angle d'incidence du ailes (approximativement l'angle fixe avec lequel l'aile se fixe au fuselage) égal à l'angle d'attaque au décollage avec l'aéronef stationné au sol. De cette façon, lorsque le B-52 atteint sa vitesse de décollage prévue, il décolle dans la même attitude de stationnement. À mesure qu'il accélère, il doit réduire l'angle d'attaque de la portance maximale à la portance de montée, qui est plus faible en raison de la vitesse plus élevée et de l'aide vers le haut des moteurs, il doit donc piquer. Lorsqu'il atteint sa vitesse de croisière, il lui faut un très petit angle d'attaque pour la même portance et, pour l'atteindre, le nez doit être encore plus piqué.
Cela augmente la traînée du fuselage, de la queue, etc. mais fait partie du compromis fait pour éviter de tourner au décollage (et à l'atterrissage).
À vitesse maximale, le B-52 vole avec le nez nettement abaissé, ce qui peut être vu lorsqu'il vole en formation avec des avions plus rapides.
Il faut noter que les avions à longue portée Réglez normalement l'angle d'incidence de l'aile proche de son angle d'attaque de vitesse de croisière optimal, qui est très faible par rapport à son angle d'attaque de portance maximum. Ces angles varient tous avec le poids, d'autres variables de conception non standard. L'objectif est de naviguer avec le fuselage aligné avec le vent relatif (de l'avant) pour réduire la traînée.
BTW, les pilotes de planeurs ne tournent pratiquement pas non plus pendant les décollages et obtiennent leur portance au décollage de la vitesse de l'avion remorqueur.
Je n'ai jamais vu de source pour cette explication; mais c'est le résultat d'une analyse basée sur mes expériences en tant que concepteur et pilote d'avion. J'ai essayé de le rendre un peu moins compliqué qu'il ne l'est, rigoureusement.
Je pensais avoir été témoin - et un navigateur B-52 (Maj, USAF) me l'a dit un jour - que les roues de queue décollaient en premier du sol. Ou du moins, s'il est laissé seul sans entrée de contrôle, j'oublie exactement ce qu'il a dit. Mais fondamentalement, contrairement à tout autre avion, le placement des engrenages tandem et la super grande queue horizontale permettent un moment de levage des roues arrière du sol avant que les avant ne puissent être soulevés, si l'on n'y prend pas garde.