Eu me perguntei esta questão porque se o estabilizador horizontal for mais longo do que isso significa mais sustentação. Meu palpite para esta questão seria o resultado do vórtice da ponta da asa força em uma asa mais longa 
Comentários
- Qual ‘ s é a pergunta?
- Você sabia que eles fornecem um aumento negativo? Eles fornecem estabilidade ao custo de arrasto. A forma é otimizada para fornecer baixo arrasto e estabilidade longitudinal suficiente
- @ Ethan: Não, arrasto é causado pela geração de sustentação. De qualquer forma. O vórtice da ponta da asa também é causado pela geração de sustentação, embora se for por outro meio que não a asa, não é um vórtice na ponta da asa, mas outra coisa – vórtice.
- @DeltaLima, Ethan, a principal fonte de arrasto em uma superfície geradora de sustentação está sempre acontecendo ser arrasto induzido , não arrasto de perfil ou ponta de asa vórtice.
- Por que você está assumindo que eles podem ‘ não ser mais longos?
Resposta
Os estabilizadores horizontais podem ser mais longos, apenas não precisam ser maiores do que são.
Cada polegada quadrada adicional adicionará arrasto induzido e arrasto parasítico (forma / perfil) que custa combustível para que não sejam maiores do que o necessário para fornecer o controle adequado do avião.
Resposta
Na maioria das aeronaves, as superfícies horizontais na parte traseira são estabilizadores horizontais. Essas superfícies, na verdade, fornecem sustentação negativa, o que equilibra o centro de gravidade à frente do centro da força de sustentação. Esse equilíbrio de forças fornece estabilidade natural de uma maneira simples, e é por isso que é o projeto padrão para aeronaves grandes e pequenas. Claro que esta sustentação negativa está trabalhando contra a asa principal, o que aumenta o arrasto, então esta superfície é mantida o menor possível para fornecer estabilidade suficiente com o mínimo de arrasto possível.
Há um layout de aeronave chamado asa em tandem , onde há duas asas em uma configuração em tandem que fornecem sustentação para cima.
Comentários
- Ehh, não. Essas superfícies ‘ podem ‘ fornecer sustentação negativa que pode ser desejável quando você quer empurrar a cauda para baixo (para puxar o nariz para cima). mas também podem gerar sustentação positiva para puxar a cauda para cima (e o nariz para baixo). Eles são normalmente projetados para ter sustentação neutra na maioria das circunstâncias para reduzir o arrasto e o consumo de combustível.
- @PaulSmith: Não, tornar a asa traseira neutra com sustentação seria ineficiente e produziria muita estabilidade. Normalmente, a sustentação na asa traseira é menor por unidade de área do que na asa dianteira, mas ainda assim positiva, mesmo em alta velocidade. Basta olhar para a posição das asas – o cg está entre os dois, então ambos precisam criar sustentação.
- Além disso, canards .
- Paul e Peter estão falando sobre duas coisas diferentes – Paul ‘ s referindo-se a estabilizadores horizontais em aeronaves de layout convencional (conforme discutido na primeira parte do fooot ‘ s) enquanto Peter está falando sobre a asa traseira de uma aeronave de asa tandem.
Resposta
As superfícies da cauda de uma aeronave também são chamadas de “empenagem”, um termo originário da palavra francesa para o alongamento de uma flecha. O termo, portanto, indica o propósito. Os estabilizadores horizontais e verticais são exatamente isso, estabilizadores. Seu objetivo é manter a fuselagem do avião alinhada com o vento relativo causado pela aeronave em movimento. Sem eles, o avião poderia facilmente entrar em uma derrapagem ou tombamento. Eles também fornecem controle de inclinação e guinada, redirecionando o vento para cima ou para baixo, tendo o efeito oposto na fuselagem (terceira lei de Newton).
Eles não se destinam a gerar sustentação para contrariar a gravidade e, em muitos casos, o estabilizador horizontal faz exatamente o oposto, fornecer uma força para baixo na parte traseira da aeronave por meio de uma combinação de passo negativo e “downwash” de ar das asas. Isso mantém o nariz erguido durante o vôo para a frente, compensando uma distribuição de peso um pouco pesado do nariz que, por sua vez, fornece características de vôo desejáveis, como a tendência de afundar em um estol (se você for cair do céu, você pode muito bem cair em uma atitude que restaura um ângulo de ataque baixo e, portanto, tem potencial para você se recuperar).
Portanto, em uma configuração tradicional, eles não são maiores do que são porque não tem que ser.Um estabilizador horizontal maior aumentará o arrasto devido à maior área de superfície e volume de ar deslocado, sem ganho real. Potencialmente, a área da superfície de controle poderia ser aumentada, mas há um limite para o quão grande elas podem ser antes que as forças que atuam na superfície de controle em uma posição defletida excedam a resistência dos materiais da superfície de controle ou da célula. Mesmo antes disso, superfícies de controle maiores tornam o avião mais sensível aos comandos do manche / manche, o que é útil para um caça ou avião acrobático, mas potencialmente mortal para um avião projetado para ser usado pelo piloto “comum”.
Resposta
Como já observado, eles podem ser, mas não são, para reduzir o arrasto.
Em geral, os estabilizadores horizontais na geração atual de aeronaves são menores do que seus antecessores. Este é um resultado dos avanços no projeto da aeronave com a introdução de sistemas fly-by-wire.
Os estabilizadores horizontais são projetados para dar estabilidade à aeronave, dando um negativo momento de lançamento. A asa da aeronave, por si só, é instável. Conforme a sustentação é gerada, a asa se inclina para cima, o que aumenta o ângulo de ataque, aumentando a sustentação. Este processo continua até a asa estagnar. O estabilizador horizontal é efetivamente uma asa menor localizada do outro lado do centro de gravidade a uma distância maior, anulando este momento de inclinação da asa principal.
Então, basicamente o estabilizador horizontal produz um aumento positivo , mas um momento de lançamento negativo . Quanto maior o estabilizador horizontal, mais sustentação e estabilidade, mas também o arrasto.
Uma maneira de reduzir o arrasto é ter um estabilizador horizontal menor, mas isso reduz a estabilidade, exigindo que o piloto ajuste continuamente os controles para pilotar a aeronave. No entanto, a introdução de controles controlados por computador (sistemas fly-by-wire) significava que a aeronave poderia ficar instável, com o computador ajustando os controles continuamente para atingir um vôo estável.
Como resultado, a aeronave projetada depois de 1990, a maioria tem sistemas de controle fly-by-wire com estabilizadores horizontais menores, resultando em menos resistência e menor consumo de combustível.
Como exemplo, compare os estabilizadores horizontais de DC10 e MD11.
Fonte: Boeing 757 Maya
O MD11 foi baseado no DC10, com fuselagem esticada e envergadura aumentada, porém com um menor avião traseiro. Isso foi conseguido usando um estabilizador horizontal (parcialmente) controlado por computador. Como pode ser visto na imagem, o estabilizador horizontal no MD11 era menor do que o DC10, embora a aeronave fosse maior.
Então, a razão para s horizontais menores tabilizadores é para reduzir o peso e arrasto e isso é conseguido principalmente através do uso de superfícies de controle controladas por computador. Porque o estabilizador menor relaxa a estabilidade , embora possa ter controle suficiente devido ao braço de momento mais longo:
Projetos de estabilidade relaxada não se limitam a jatos militares. O McDonnell Douglas MD-11 tem um design de estabilidade relaxado que foi implementado para economizar combustível. Para garantir a estabilidade para um vôo seguro, um LSAS (Longitudinal Stability Augmentation System) foi introduzido para compensar o estabilizador horizontal bastante curto do MD-11 e garantir que a aeronave permaneceria estável. No entanto, houve incidentes em que o MD- A estabilidade relaxada de 11 “causou um” transtorno durante o voo “.
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- Ist ‘ A cauda do MD-11 é menor porque tem um braço de alavanca mais longo? O volume da cauda de ambas as aeronaves deve ser o mesmo. Além disso, qualquer FCS não pode ajudar a compensar a aeronave em uma ampla gama de posições cg, e é essa faixa de compensação que impulsiona o volume da superfície da cauda.
Resposta
Os designers do Concorde adotaram uma abordagem diferente: eles removeram os planos da cauda horizontal para diminuir o arrasto tanto quanto possível.
Cada coisa desnecessária (vagem / pilão / etc.) na parte externa da fuselagem ou sob as asas adiciona arrasto, mesmo sem gerar sustentação.
Outro exemplo histórico é o MD-11, evolução do DC-10. Se você notar, o MD-11, mesmo se mais comprido e pesado, tem cauda menor para melhor desempenho de cruzeiro.
Comentários
- Percebo um leve protuberância na cauda do Concorde, sobre onde os estabilizadores horizontais traseiros estariam. Eu teria imaginado que ela está lá por um motivo semelhante, embora muito pequeno.
- @KRyan qual protuberância? Se você ‘ estiver se referindo aos dois ” protuberâncias ” no estabilizador vertical, eles ‘ são apenas as carenagens para os atuadores do leme.Se você olhar para os dois lados, ‘ notará que ‘ não são simétricos: o esquerdo moveu a parte inferior do leme, enquanto o certo moveu a parte superior.
- ah, certo.
Resposta
A cauda horizontal pode ser mais longa, a fim de manter a área da cauda constante, a corda seria reduzida em conformidade. A maior relação de aspecto da cauda resultaria em um maior momento de flexão da raiz, portanto, uma construção mais pesada.
Uma maior relação de aspecto reduz o arrasto induzido, muito desejável na asa principal, mas de importância secundária no plano de cauda. O arrasto induzido é proporcional ao levantamento e a geração de levantamento do painel traseiro é minimizada de qualquer maneira, para o mínimo arrasto de compensação.