Me he preguntado esta pregunta porque si el estabilizador horizontal es más largo que eso significa más sustentación. Mi suposición de esta pregunta sería el resultado del vórtice de la punta del ala fuerza en un ala más larga 
Comentarios
- ¿Cuál ‘ es la pregunta?
- ¿Sabe que proporcionan un impulso negativo? Proporcionan estabilidad a costa de La forma está optimizada para proporcionar baja resistencia y suficiente estabilidad longitudinal
- @Ethan: No, la resistencia se debe a la generación de sustentación. De cualquier manera. El vórtice de la punta del ala también es causado por la generación de sustentación, aunque si es por otro medio que no sea el ala, no es un vórtice en la punta del ala, sino algo más, vórtice.
- @DeltaLima, Ethan, la principal fuente de arrastre en una superficie generadora de sustentación siempre ser arrastre inducido , no arrastre de perfil ni punta de ala vórtice.
- ¿Por qué asume que no pueden ‘ ser más largos?
Responder
Los estabilizadores horizontales pueden ser más largos, simplemente no necesitan ser más largos de lo que son.
Cada pulgada cuadrada adicional agregará arrastre inducido y arrastre parasitario (formulario / perfil) que cuesta combustible para que no sean más grandes de lo necesario para proporcionar un control adecuado del avión.
Respuesta
En la mayoría de los aviones, las superficies horizontales en la parte trasera son estabilizadores horizontales. Estas superficies en realidad proporcionan una sustentación negativa, que equilibra el centro de gravedad por delante del centro de la fuerza de sustentación. Este equilibrio de fuerzas proporciona una estabilidad natural de forma sencilla, por lo que es el diseño estándar tanto para aviones grandes como pequeños. Por supuesto, esta sustentación negativa actúa contra el ala principal, lo que aumenta la resistencia, por lo que esta superficie se mantiene lo más pequeña posible para proporcionar suficiente estabilidad con la menor resistencia posible.
Existe un diseño de aeronave llamado ala en tándem , donde hay dos alas en una configuración en tándem que ambas brindan elevación hacia arriba.
Comentarios
- Ehh, no. Estas superficies ‘ pueden ‘ proporcionar una elevación negativa que puede ser deseable cuando se desea empujar la cola hacia abajo (para levantar la nariz). pero igualmente pueden generar una elevación positiva para tirar de la cola hacia arriba (y la nariz hacia abajo). Por lo general, están diseñados para ser de elevación neutra en la mayoría de las circunstancias para reducir la resistencia y el consumo de combustible.
- @PaulSmith: No, hacer que la elevación del alerón trasero sea neutral sería ineficiente y produciría demasiada estabilidad. Normalmente, la sustentación en el alerón trasero es menor por unidad de área que en el alerón delantero, pero sigue siendo positiva, incluso a alta velocidad. Solo mire la posición de las alas: el CG está entre ambos, por lo que ambos necesitan crear sustentación.
- Además, canards .
- Paul y Peter están hablando de dos cosas diferentes: Paul ‘ s se refiere a los estabilizadores horizontales en aviones de diseño convencional (como se explica en la primera parte de fooot ‘ s respuesta) mientras Peter habla sobre el alerón trasero de un avión de ala en tándem.
Respuesta
Las superficies de la cola de un avión también se denominan «empenaje», un término que proviene de la palabra francesa para el emplumado de una flecha. Por tanto, el término indica el propósito. Los estabilizadores horizontales y verticales son exactamente eso, estabilizadores. Su propósito es mantener el fuselaje del avión en línea con el viento relativo causado por la aeronave que se mueve por el aire. Sin ellos, el avión podría entrar fácilmente en un deslizamiento lateral o una caída. También proporcionan control de cabeceo y guiñada al redirigir el relativo viento hacia arriba o hacia abajo, lo que tiene el efecto opuesto en la estructura del avión (tercera ley de Newton).
No están destinados a generar sustentación para contrarrestar la gravedad y, en muchos casos, el estabilizador horizontal hace todo lo contrario, proporcionando una fuerza hacia abajo en la parte trasera de la aeronave a través de una combinación de inclinación negativa y «corriente descendente» de aire de las alas. Esto mantiene la nariz hacia arriba durante el vuelo hacia adelante, compensando una distribución de peso ligeramente pesada que, a su vez, proporciona características de vuelo deseables, como la tendencia a inclinarse hacia abajo en una entrada en pérdida (si se va a caer del cielo, bien podría caer en una actitud que restablezca un ángulo de ataque bajo y, por lo tanto, tenga el potencial de recuperarse).
Por lo tanto, en una configuración tradicional, no son más grandes de lo que son porque no tiene que ser.Un estabilizador horizontal más grande aumentará la resistencia debido a la mayor superficie y volumen de aire desplazado, sin una ganancia real. Potencialmente, el área de la superficie de control podría incrementarse, pero existe un límite en cuanto a su tamaño antes de que las fuerzas que actúan sobre la superficie de control en una posición desviada excedan la resistencia de los materiales de la superficie de control o el fuselaje. Incluso antes de eso, las superficies de control más grandes hacen que el avión sea más sensible a la entrada de palanca / yugo, lo cual es útil para un avión de combate o acrobático, pero potencialmente mortal para un avión diseñado para ser utilizado por el piloto «de todos».
Respuesta
Como ya se señaló, pueden ser, pero no lo son, para reducir la resistencia.
En general, los estabilizadores horizontales de la actual generación de aviones son más pequeños que sus predecesores. Esto es resultado de los avances en el diseño de la aeronave con la introducción de los sistemas fly-by-wire.
Los estabilizadores horizontales están diseñados para dar estabilidad a la aeronave dando un negativo momento de cabeceo. El ala del avión, en sí mismo, es inestable. A medida que se genera la sustentación, el ala se inclina hacia arriba, lo que aumenta el ángulo de ataque, aumentando la sustentación. Este proceso continúa hasta que el ala se detiene. El estabilizador horizontal es efectivamente un ala más pequeña ubicada al otro lado del centro de gravedad a una distancia más larga, negando este momento de cabeceo hacia arriba del ala principal.
Entonces, básicamente el estabilizador horizontal produce un impulso positivo , pero un momento de lanzamiento negativo . Cuanto más grande es el estabilizador horizontal, mayor es la sustentación y la estabilidad, pero también la resistencia.
Una forma de reducir la resistencia es tener un estabilizador horizontal más pequeño, pero esto reduce la estabilidad, lo que requiere que el piloto se ajuste continuamente los controles para volar la aeronave. Sin embargo, la introducción de controles controlados por computadora (sistemas fly-by-wire) significó que la aeronave podría ser inestable, con la computadora ajustando los controles continuamente para lograr un vuelo estable.
Como resultado, la aeronave diseñó después de 1990, la mayoría tienen sistemas de control fly-by-wire con estabilizadores horizontales más pequeños, lo que resulta en menos resistencia y menor consumo de combustible.
Como ejemplo, compare los estabilizadores horizontales de DC10 y MD11.
Fuente: Boeing 757 Maya
El MD11 se basó en DC10, con fuselaje estirado y mayor envergadura, pero con una menor plano de cola. Esto se logró utilizando un estabilizador horizontal (parcialmente) controlado por computadora. Como se puede ver en la imagen, el estabilizador horizontal en el MD11 era más pequeño que el DC10, aunque el avión era más grande.
Entonces, la razón de las horizontales más pequeñas estabilizadores es reducir el peso y la resistencia y esto se logra principalmente mediante el uso de superficies de control controladas por computadora. Porque el estabilizador más pequeño relaja la estabilidad , aunque podría tener suficiente control debido al brazo de momento más largo:
Los diseños de estabilidad relajada no se limitan a aviones militares. El McDonnell Douglas MD-11 tiene un diseño de estabilidad relajada que se implementó para ahorrar combustible. Para garantizar la estabilidad para un vuelo seguro, se introdujo un LSAS (Sistema de aumento de estabilidad longitudinal) para compensar el estabilizador horizontal bastante corto del MD-11 y garantizar que la aeronave permaneciera estable. Sin embargo, ha habido incidentes en los que el MD-11 La relajada estabilidad de 11 «provocó un» malestar durante el vuelo «.
Comentarios
- Ist ‘ ¿t la cola del MD-11 es más pequeña porque tiene un brazo de palanca más largo? El volumen de cola de ambos aviones debería ser el mismo. Además, cualquier FCS no puede ayudar a compensar la aeronave en un amplio rango de posiciones cg, y es este rango de compensación el que impulsa el volumen de la superficie de la cola.
Respuesta
Los diseñadores de Concorde adoptaron un enfoque diferente: eliminaron los planos de cola horizontales para disminuir el arrastre tanto como fuera posible.
Todo lo innecesario (vaina / pilón / etc.) en el exterior del fuselaje o debajo de las alas agregan resistencia, incluso sin generar sustentación.
Otro ejemplo histórico es el MD-11, evolución del DC-10. Si observa, el MD-11, incluso si es más largo y pesado, tiene planos de cola más pequeños para un mejor rendimiento de crucero.
Comentarios
- Noto un leve protuberancia en la cola del Concorde, aproximadamente donde estarían los estabilizadores horizontales traseros. Habría adivinado que está allí por una razón similar, aunque bastante pequeña.
- @KRyan ¿qué bulto? Si ‘ te refieres a las dos » protuberancias » en el estabilizador vertical, ‘ son solo los carenados de los actuadores del timón.Si miras a ambos lados, ‘ notarás que ‘ no son simétricos: el izquierdo movió la parte inferior del timón, mientras que la derecha movió la parte superior.
- Ah, tienes razón.
Responder
El plano de cola horizontal puede ser más largo, para mantener constante el área de la cola, la cuerda se reduciría en consecuencia. La mayor relación de aspecto de la cola daría como resultado un mayor momento de flexión de la raíz, por lo tanto, una construcción más pesada.
Una mayor relación de aspecto reduce la resistencia inducida, muy deseable en el ala principal pero de importancia secundaria en el plano de cola. La resistencia inducida es proporcional a la sustentación, y la generación de sustentación del plano de cola se minimiza de todos modos, para una mínima resistencia de compensación.