¿Cómo calcular la ubicación de CGAC y NP en estabilidad longitudinal estática?

Estamos en la etapa conceptual de diseño y, utilizando a Raymer y Nicolai como referencias, estoy haciendo un cálculo aproximado del punto neutral (NP) de "apagado" para encontrar las posiciones óptimas de cg y ac.

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Como se ve en esta foto, que también se refleja en Nicolai, al hacer un análisis de estabilidad longitudinal estático, los momentos se suman asumiendo que el cg está detrás del ala/cuerpo ac y la cola proporciona un momento negativo (nariz hacia abajo) mientras que el ala proporciona un momento positivo. Asume que tanto la cola como el ala proporcionan sustentación positiva. Entiendo que en esta configuración, la elevación trasera positiva cambiaría la CA general (punto neutral) hacia atrás y el cg solo necesitaría estar frente al punto neutral para lograr estabilidad estática.

Sin embargo, lo que es confuso para mí es que la estabilidad convencional generalmente implica colocar el centro de gravedad frente al ac y np para que el ala proporcione un momento negativo (cabeceo hacia abajo) y la cola lo estabilice proporcionando una sustentación negativa (fuerza hacia abajo) para levantar la nariz. ¿Por qué suponer que el centro de gravedad está detrás del aire acondicionado y la cola proporciona sustentación positiva? ¿Por qué no sumar los momentos suponiendo que el centro de gravedad está frente a la CA para calcular el punto neutro?

Cualquier ayuda sería muy apreciada, gracias!

Un poco. Todavía estoy confundido sobre por qué se analiza la estabilidad estática en dos libros de texto respetados asumiendo una elevación de cola vertical positiva y el centro de gravedad detrás de la CA del ala. Entiendo que, en teoría, esa configuración puede ser estable, pero ¿por qué no analizar los momentos y asumir que el cg está frente al ala ac como en la mayoría de los diseños convencionales?

Respuestas (1)

¿Por qué suponer que el centro de gravedad está detrás del aire acondicionado y la cola proporciona sustentación positiva?

Tal vez los dos autores estaban hartos de ese viejo meme de que la estabilidad longitudinal positiva requiere sustentación negativa en la cola. Esto simplemente no es cierto y nunca lo fue, todavía se cree como alguna religión.

Lo que es cierto es que una mayor estabilidad estática necesita menos sustentación trasera, y muchas aeronaves tienen tanta estabilidad incorporada que su sustentación trasera siempre es negativa. Pero con los sistemas de control de vuelo modernos, esta sustentación negativa significa más resistencia de la necesaria. En los viejos tiempos, cuando el piloto quería soltar la palanca o el yugo para leer un mapa o tomar una fuga, la carga aerodinámica de la cola era la mejor manera de asegurarse de que la aeronave se comportaría. Aún así, la estabilidad de balanceo baja y, a veces, faltante significaba que el piloto nunca podía apartar la vista del horizonte (real o artificial) por más de un corto tiempo.

¿Por qué no sumar los momentos suponiendo que el centro de gravedad está frente a la CA para calcular el punto neutro?

La posición del centro de gravedad en relación con el centro aerodinámico del ala no tiene importancia para la estabilidad; todo lo que cuenta es la posición del centro de gravedad en relación con el centro aerodinámico general , incluidos los efectos del fuselaje y la cola. Una cola más pequeña significa que para la misma estabilidad, la elevación de la cola tiene que ser más baja, y la mayoría de los aviones tienen las superficies de cola más pequeñas que sus diseñadores podrían adaptar.

¡Gracias por la aclaración! Esto está en la línea de lo que sospechaba. Entonces, ¿el método de los autores le dará el punto de centro de gravedad más lejano para optimizar la resistencia? Supongo que si realmente necesitaras que el diseño fuera más estable, podrías calcular NP asumiendo una elevación trasera negativa, pero reduciría la maniobrabilidad y aumentaría la resistencia.