Mi sono chiesto questa domanda perché se lo stabilizzatore orizzontale è più lungo significa più portanza. La mia ipotesi a questa domanda sarebbe il risultato del vortice della punta dellala forza su unala più lunga 
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- Qual è ‘ la domanda?
- Sai che forniscono un incremento negativo? Forniscono stabilità al prezzo di resistenza. La forma è ottimizzata per fornire una bassa resistenza aerodinamica fornendo sufficiente stabilità longitudinale
- @Ethan: No, la resistenza è causata dalla generazione di portanza. In ogni caso. Il vortice della punta dellala è causato anche dalla generazione di portanza, però se è con mezzi diversi dallala, non è un vortice allestremità dellala, ma qualcosaltro-vortice.
- @DeltaLima, Ethan, la principale fonte di resistenza su una superficie che genera portanza è sempre in corso essere trascinamento indotto , non trascinamento del profilo o estremità alare vortice.
- Perché pensi che non possano ‘ essere più lunghi?
Risposta
Gli stabilizzatori orizzontali possono essere più lunghi, semplicemente non devono essere più lunghi di quanto non siano.
Ogni pollice quadrato aggiuntivo aggiungerà trascinamento indotto e trascinamento parassita (modulo / profilo) che costa carburante in modo che “non siano più grandi del necessario per fornire un controllo adeguato dellaereo.
Answer
Sulla maggior parte dei velivoli, le superfici orizzontali nella parte posteriore sono stabilizzatori orizzontali. Queste superfici forniscono effettivamente una portanza negativa, che bilancia il baricentro in avanti rispetto al centro della forza di portanza. Questo equilibrio di forze fornisce una stabilità naturale in modo semplice, motivo per cui è il design standard per aeromobili sia grandi che piccoli. Ovviamente questa portanza negativa sta lavorando contro lala principale, che aumenta la resistenza, quindi questa superficie è mantenuta la più piccola possibile per fornire una stabilità sufficiente con la minore resistenza possibile.
Esiste un layout di aereo chiamato ala in tandem , dove sono presenti due ali in una configurazione in tandem che forniscono entrambe la portanza verso lalto.
Commenti
- Ehh, no. Queste superfici ‘ possono ‘ fornire un sollevamento negativo che può essere desiderabile quando si desidera spingere la coda verso il basso (per tirare il naso verso lalto). ma ugualmente possono generare portanza positiva per tirare la coda in su (e il naso in basso). Di solito sono progettati per essere neutrali al sollevamento nella maggior parte delle circostanze per ridurre la resistenza e il consumo di carburante.
- @PaulSmith: No, rendere lalettone posteriore neutro sarebbe inefficiente e produrrebbe troppa stabilità. Normalmente, la portanza sullala posteriore è inferiore per unità di area rispetto allala anteriore, ma comunque positiva, anche ad alta velocità. Guarda la posizione delle ali: il cg si trova tra le due, quindi entrambe devono creare portanza.
- Inoltre, canard .
- Paul e Peter stanno parlando di due cose diverse: Paul ‘ si riferisce agli stabilizzatori orizzontali su aerei con layout convenzionale (come discusso nella prima parte di fooot ‘ s answer) mentre Peter parla dellala posteriore di un velivolo ad ala tandem.
Risposta
Le superfici della coda di un aereo sono anche chiamate “empennage”, un termine che ha origine dalla parola francese per indicare limpennata di una freccia. Il termine indica quindi lo scopo. Gli stabilizzatori orizzontali e verticali sono esattamente questo, stabilizzatori. Il loro scopo è mantenere la fusoliera dellaereo in linea con il vento relativo causato dallaereo che si muove nellaria. Senza di loro, laereo potrebbe facilmente entrare in una scivolata o in una caduta. Forniscono anche il controllo di beccheggio e imbardata reindirizzando il relativo vento verso lalto o verso il basso, con leffetto opposto sulla cellula (terza legge di Newton).
Non sono destinati a generare portanza per contro gravità, e in molti casi lo stabilizzatore orizzontale fa esattamente lopposto, fornendo una forza verso il basso sulla parte posteriore dellaereo attraverso una combinazione di beccheggio negativo e “downwash” di aria dalle ali. Ciò mantiene il muso alto durante il volo in avanti, compensando una distribuzione del peso leggermente pesante che a sua volta fornisce caratteristiche di volo desiderabili come la tendenza a prua in basso in uno stallo (se stai per cadere dal cielo, tanto vale cadere in un atteggiamento che ripristina un basso angolo di attacco e quindi ha il potenziale per recuperare).
Pertanto, in una configurazione tradizionale, non sono più grandi di quanto sono perché non devi esserlo.Uno stabilizzatore orizzontale più grande aumenterà la resistenza aerodinamica a causa della maggiore superficie e volume di aria spostata, senza alcun guadagno reale. Potenzialmente larea della superficie di controllo potrebbe essere aumentata, ma cè un limite a quanto possono essere grandi prima che le forze che agiscono sulla superficie di controllo in una posizione deviata superino la resistenza dei materiali della superficie di controllo o della cellula. Anche prima, superfici di controllo più grandi rendono laereo più sensibile allinput di stick / giogo, il che è utile per un caccia o un aeroplano acrobatico, ma potenzialmente mortale per un aereo progettato per essere utilizzato dal pilota “qualunque”.
Risposta
Come già notato, possono essere, ma non lo sono, per ridurre la resistenza.
In generale, gli stabilizzatori orizzontali dellattuale generazione di aeromobili sono più piccoli dei loro predecessori. Questo è il risultato dei progressi nella progettazione del velivolo con lintroduzione dei sistemi fly-by-wire.
Gli stabilizzatori orizzontali sono progettati per dare stabilità al velivolo dando un negativo momento di lancio. Lala dellaereo, di per sé, è instabile. Quando viene generata la portanza, lala si alza, il che aumenta langolo di attacco, aumentando la portanza. Questo processo continua finché lala non si ferma. Lo stabilizzatore orizzontale è effettivamente unala più piccola situata sullaltro lato del centro di gravità a una distanza maggiore, annullando questo momento di beccheggio dellala principale.
Quindi, fondamentalmente lo stabilizzatore orizzontale produce un incremento positivo , ma un momento di presentazione negativo . Più grande è lo stabilizzatore orizzontale, maggiore è la portanza e la stabilità, ma anche la resistenza.
Un modo per ridurre la resistenza è di avere uno stabilizzatore orizzontale più piccolo, ma questo riduce la stabilità, richiedendo al pilota di regolare continuamente i controlli per far volare laereo. Tuttavia, lintroduzione di controlli controllati da computer (sistemi fly-by-wire) significava che laereo poteva essere instabile, con il computer che regolava continuamente i controlli per ottenere un volo stabile.
Di conseguenza, laereo ha progettato dopo gli anni 90 per lo più hanno sistemi di controllo fly-by-wire con stabilizzatori orizzontali più piccoli, con conseguente minore resistenza e riduzione del consumo di carburante.
A titolo di esempio, confronta gli stabilizzatori orizzontali di DC10 e MD11.
Fonte: Boeing 757 Maya
LMD11 era basato sul DC10, con fusoliera allungata e apertura alare aumentata, tuttavia con un piano di coda. Ciò è stato ottenuto utilizzando uno stabilizzatore orizzontale (parzialmente) controllato dal computer. Come si può vedere dallimmagine, lo stabilizzatore orizzontale nellMD11 era più piccolo del DC10, sebbene laereo fosse più grande.
Quindi, il motivo per le s orizzontali più piccole tabilizzatori serve a ridurre il peso e la resistenza e ciò si ottiene principalmente attraverso luso di superfici di controllo controllate da computer. Perché lo stabilizzatore più piccolo rilassa la stabilità , anche se potrebbe avere un controllo sufficiente a causa del braccio del momento più lungo:
I progetti di stabilità rilassata non sono limitati ai jet militari. Il McDonnell Douglas MD-11 ha un design di stabilità rilassato che è stato implementato per risparmiare carburante. Per garantire la stabilità per un volo sicuro, è stato introdotto un LSAS (Longitudinal Stability Augmentation System) per compensare lo stabilizzatore orizzontale piuttosto corto dellMD-11 e garantire che laereo restasse stabile. Tuttavia, ci sono stati incidenti in cui lMD- La stabilità rilassata di 11 “ha causato un” turbamento in volo “.
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- Ist ‘ t la coda dellMD-11 più piccola perché ha un braccio di leva più lungo? Il volume della coda di entrambi gli aerei dovrebbe essere lo stesso. Inoltre, qualsiasi FCS non può aiutare a regolare il trim del velivolo su unampia gamma di posizioni cg, ed è questo intervallo di trim che determina il volume della superficie di coda.
Risposta
I progettisti del Concorde hanno adottato un approccio diverso: hanno rimosso i piani di coda orizzontali per ridurre il più possibile la resistenza.
Ogni cosa non necessaria (pod / pilone / ecc.) allesterno della fusoliera o sotto le ali aggiungono resistenza, anche senza generare portanza.
Un altro esempio storico è lMD-11, evoluzione del DC-10. Se noti, lMD-11, anche se più lungo e pesante, ha piani di coda più piccoli per migliori prestazioni di crociera.
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- Noto un lieve rigonfiamento nella coda del Concorde, circa dove sarebbero gli stabilizzatori orizzontali posteriori. Avrei immaginato che sia lì per una ragione simile, anche se piuttosto piccola.
- @KRyan what bulge? Se ‘ ti riferisci ai due ” rigonfiamenti ” sullo stabilizzatore verticale, ‘ sono solo le carenature per gli attuatori del timone.Se guardi entrambi i lati, ‘ noterai che ‘ non sono simmetrici: quello di sinistra ha spostato la parte inferiore del timone, mentre quello di destra spostava la parte superiore.
- ah, hai ragione.
Rispondi
Il piano di coda orizzontale può essere più lungo, per mantenere costante larea della coda, la corda verrebbe ridotta di conseguenza. Il rapporto di allungamento della coda più elevato si tradurrebbe in un momento flettente della radice più elevato, quindi una costruzione più pesante.
Un rapporto di aspetto più elevato riduce la resistenza indotta, molto desiderabile nellala principale ma di secondaria importanza nel piano di coda. La resistenza indotta è proporzionale alla portanza e la generazione di portanza del piano di coda è comunque ridotta al minimo, per una minima resistenza di assetto.