¿Cuáles son las ventajas y desventajas de colocar el ala más atrás en un avión?

El centro de elevación general debe coincidir (en el plano horizontal) con el centro de gravedad, de lo contrario, el avión se volcaría hacia adelante o hacia atrás.

Dado que la mayoría de los aviones tienen un ala grande que contribuye con la mayor parte de la sustentación y un pequeño estabilizador horizontal que solo contribuye un poco, el ala principal debe estar cerca del centro de gravedad. Entonces, el ala se monta más atrás si el centro de gravedad está más atrás.

Ahora la carga siempre tendrá su centro de gravedad cerca del centro del fuselaje. Entonces, si el avión vacío tiene el centro de gravedad hacia atrás, cargarlo provocará un cambio mayor en la posición del centro de gravedad y, para esto, necesita un estabilizador horizontal más grande para que pueda proporcionar suficiente fuerza de equilibrio.

Las alas producen no solo sustentación, sino también un momento de cabeceo. Por lo general, es desestabilizador en el sentido de que hace que la aeronave suba el morro, ya que el centro aerodinámico está frente al centro de gravedad (lo que hace que suba más el morro, etc.). Este momento es entonces contrarrestado por la cola.

Foto: adg.stanford.edu.

A medida que movemos el ala hacia atrás, la estabilidad aumenta y una vez que el ala está detrás del centro de gravedad, la aeronave se estabiliza.

Foto: adg.stanford.edu

Aunque esto es estable, la configuración provoca un momento de morro hacia abajo cuando se aumenta la sustentación. Sin embargo, también queremos que la aeronave esté compensada (es decir, en equilibrio de momento en el cg deseado).

Con un solo ala, esto no es fácil con un margen estático razonable. Otra cosa es que a medida que el ala se mueve hacia atrás, el centro de gravedad también se desplaza hacia atrás.

Es posible tener alas en la parte trasera. En ese caso, se hace necesario agregar un canard para el control de la aeronave. Un buen ejemplo sería el Gyroflung Speed ​​Canard.

Como ya se señaló, el avión tiene un bulo para el control.

La ubicación del motor y el ala están relacionadas. A medida que los motores se mueven hacia atrás, el centro de gravedad cambia en esa dirección y el ala se mueve hacia atrás para reducir la superficie de cola necesaria.

La colocación trasera del ala estuvo fuertemente influenciada en la filosofía de diseño por el esfuerzo de desarrollar formas en planta para el vuelo supersónico, pero se remonta a los primeros días del vuelo propulsado. Es importante recordar que en la desconcertante variedad de formas y tamaños de aeronaves, la física para un vuelo estable y seguro sigue siendo la misma.

En vuelo subsónico, la ubicación del alerón trasero ofrece la ventaja de la ubicación del motor trasero/hélice, lo que mejora la eficiencia. Sin embargo, esto se compensa con la necesidad de estabilizadores verticales y horizontales mucho más grandes, ya que los brazos de torsión de estabilidad ahora son mucho más cortos. También es motivo de preocupación mantener el punto neutral del cabeceo detrás del centro de gravedad, lo que ayuda a cabecear con el morro hacia abajo en un hundimiento. Estos problemas plagaron el diseño del Ascensor de la Fuerza Aérea del Ejército y solo se remediaron agregando más área detrás del CG. Un lado positivo es que esto no es un problema con los diseños canard/delta, pero los deltas no producen sustentación tan eficientemente como las alas rectas. Una revisión cuidadosa muestra que los sorprendentes beneficios de velocidad y consumo de combustible provienen más del ahorro de peso de los compuestos más livianos que de los diseños de barrido futuristas, aunque son hermosos.

Entonces, para aviones recreativos, el diseño tipo Piper Cub probado y verdadero es uno de los mejores que se pueden elegir.