¿Cómo calcular la variación de la fuerza Z con la deflexión del elevador (Zδe) en Nelson para la dinámica de cabeceo?

Hay un par de formas de estimar las derivadas de control ($C_{L_{\delta e}}$es un derivado de control). Luego puede transformar el coeficiente del eje de estabilidad al eje del cuerpo para usarlo en las ecuaciones de movimiento del espacio de estado.

El elevador es básicamente una aleta plana de envergadura completa o parcial. Sabiendo eso, tienes varias herramientas a tu disposición:

1. USAF DATCOM : contiene ecuaciones semianalíticas para estimar el incremento de elevación de flaps en 2D y correcciones a 3D con relación de aspecto y relación de conicidad. No es el recurso más fácil de leer, pero es gratuito y forma la columna vertebral de muchos software y libros de diseño conceptual.

2. ESDU: los artículos 70011 y 74011 contienen relaciones semiempíricas para estimar la derivada de control de flaps 3D de envergadura completa. ESDU contiene ejemplos paso a paso y es la fuente autorizada para todo lo relacionado con la industria aeroespacial en diseño conceptual y validación. Desafortunadamente, no es gratis.

Antes de continuar, debo mencionar que la cola experimenta una corriente descendente desde el ala. Por lo tanto, la conversión del eje de estabilidad de la cola al eje del cuerpo del avión requiere convertir el ángulo de incidencia total de la cola ($\alpha_t = \alpha+i_t-\epsilon$). Por supuesto, deberá encontrar el flujo descendente, que sería el tema de otra pregunta.

3. Método Vortex-Lattice: AVL es un VLM confiable y gratuito, y es la herramienta de referencia para la aerodinámica subsónica baja conceptual. Lo bueno de esto es que no necesariamente necesita estimar la corriente descendente; emite directamente los derivados de control en el eje de estabilidad de la aeronave.

Para el diseño convencional, las tres herramientas deberían brindarle respuestas similares. De lo contrario, es posible que no sepa el valor real hasta que tenga acceso al túnel de viento.

La variación de la fuerza Z con la desviación del ascensor es simplemente el componente en la dirección Z de la fuerza de elevación desarrollada por el ascensor. Es una función de:

• Ángulo de ataque local.
• Ángulo de deflexión del elevador.
• Deflexión del compensador o estabilizador.
• Superficie de ascensor.
• Presión dinámica local en el ascensor.