¿Cómo cambiaría un luchador de tener estabilidad estática a tener una estabilidad relajada?

Una buena parte de los aviones, especialmente aquellos diseñados antes de la década de 1970, poseían estabilidad estática. Sin embargo, los cazas modernos ( y algunos aviones de pasajeros ) se han construido con una estabilidad estática relajada.

Esta pregunta fue suscitada por el libro Diseñado para matar de Mike Spick. En la página 119, dice (en referencia al Shenyang J-8 II Finback B ):

En 1991, se indicó que se estaban realizando mejoras para mejorar la maniobrabilidad subsónica, y uno de los movimientos obvios sería introducir una inclinación variable mediante el uso de listones de borde de ataque. No cabe duda de que el FBW y la estabilidad relajada también lo beneficiarían considerablemente, mientras que la reducción de peso podría lograrse mediante el uso de materiales compuestos.

¿Cómo se cambiaría físicamente un caza como el J-8 para cambiar el centro de gravedad en relación con el centro de sustentación? ¿Se cambiarían de tamaño/se moverían las alas? ¿Se haría más pequeño el plano de cola? ¿Se barajarían los elementos internos para poner los más pesados ​​en la parte de atrás? ¿O podría agregarse algún tipo de dispositivo aerodinámico inteligente para modificar el flujo de aire en alguna parte?

Respuestas (2)

El primer y más importante paso es mover el centro de gravedad hacia atrás en relación con el punto neutral de la configuración. Esto se hace desplazando las masas en la estructura del avión hacia atrás o desplazando las alas hacia adelante. Esto debe complementarse con la adición de una computadora de control de vuelo rápida y redundante múltiple.

Ahora la cola agregará sustentación en lugar de carga aerodinámica, por lo que se puede reducir el área del ala requerida para maniobrar y despegar/aterrizar. O mejora el rendimiento: compare la velocidad mínima del Mirage III con la del Mirage 2000 .

Para ver cuánto se podría reducir el área del ala, aquí hay un dibujo comparativo del SEPECAT Jaguar regular con uno diseñado para los mismos requisitos, pero con una estabilidad relajada (copiado de esta respuesta). El desplazamiento hacia adelante y el área reducida del ala deberían ser obvios.

Jaguar convencional y versión CCV

Comparación de Jaguar convencional (mitad superior) y versión CCV (mitad inferior) por Ray Whitford .

Lo que se hace a un fuselaje específico depende de los objetivos para el cambio a una estabilidad relajada: esto podría ser un alcance supersónico mucho mejor o un mejor rendimiento en campo corto. Para el primero encogerás el ala, para el segundo es mejor que mantengas el tamaño del ala pero la muevas hacia adelante y los elementos pesados ​​hacia atrás. El cambio del único motor del MiG-21 a dos motores más potentes ciertamente ayudó a cambiar el centro de gravedad del J-8 hacia atrás.

Por lo general, todos los métodos que menciona se usan en combinación (excepto el dispositivo aerodinámico inteligente, a menos que se refiera a un FCS sofisticado):

  • Las alas son redimensionadas/movidas
  • El plano de cola se haría más pequeño.
  • Los elementos internos se mezclarán o intercambiarán para desplazar el centro de gravedad más hacia atrás.

No tengo acceso al libro, pero la mejora mencionada en la cita es

... lamas de borde de ataque ...

Los listones no cambiarían el centro de gravedad notablemente. Su referencia de Wikipedia actualmente no menciona listones. Tal vez quiso decir "cambiar el centro de sustentación/presión". El objetivo principal es mejorar la maniobrabilidad, que se puede lograr de varias maneras.

Esta referencia: https://en.topwar.ru/24868-shenyang-j-8-ii-finback.html incluye el siguiente texto:

Las características de aceleración y la maniobrabilidad se mejoraron mediante el uso de listones maniobrables, así como motores WP13B más potentes.

También preguntaste:

¿Cómo cambiaría un luchador de tener estabilidad estática a tener una estabilidad relajada?

Por supuesto, el avión puede diseñarse de esa manera desde el principio. Para aumentar la maniobrabilidad, se puede incluir en el diseño un diedro negativo o anédrico, pero eso no es ajustable durante el vuelo.

Otras opciones incluirían:

  • Velocidad/freno de inmersión:
  • Empuje vectorial:

Próxima pregunta:

¿Cómo se cambiaría físicamente un caza como el J-8 para cambiar el centro de gravedad en relación con el centro de sustentación?

No veo ninguna documentación que diga que podría. (La quema de combustible en tanques que se muestran lateralmente hará eso un poco). Más efectivo y fácil de cambiar camber con controles como slats.

¿Se cambiarían de tamaño/se moverían las alas?

Pueden: https://en.wikipedia.org/wiki/Variable-sweep_wing Pero el J-8 no es parte de ese club.

¿Se haría más pequeño el plano de cola?

¿Dinamicamente? no que yo supiese.

¿Se barajarían los elementos internos para poner los más pesados ​​en la parte de atrás? ¿O podría agregarse algún tipo de dispositivo aerodinámico inteligente para modificar el flujo de aire en alguna parte?

Mover objetos más pesados, no. Dispositivo aerodinámico, sí. Como listones mencionados. Además de los controles de vuelo, mi referencia también decía motores más potentes. Su referencia mencionó compuestos, que reducen el peso y pueden permitir giros más cerrados.