¿El momento de lanzamiento debe ser hacia arriba o hacia abajo?

Todos los puntos que menciona son correctos (para los quisquillosos: el punto 5 solo es cierto por debajo de las velocidades transónicas). Que el momento de cabeceo del ala se dibuje con la nariz hacia arriba probablemente se deba a que es positivo de esta manera, nada más. El boceto que publicó en su pregunta es bastante pobre, con el centro de gravedad ubicado detrás de la cuerda media cuando debería estar más cerca del centro aerodinámico.

De hecho, si tiene una inclinación positiva, el centro de presión del ala está detrás del centro aerodinámico, por lo que el momento de cabeceo del ala alrededor del centro aerodinámico debe ser con el morro hacia abajo. Sin embargo, si asume que el centro de gravedad del ala aislada está en la mitad de la cuerda, el centro de presión normalmente está entre el cuarto de cuerda y los puntos medios, por lo que el ala por sí sola cabeceará hacia arriba porque cabecea alrededor del centro de la cuerda. gravedad. El momento depende del punto de referencia.

¿Ya miró esta respuesta para obtener una explicación de la estabilidad estática? Avísame si algo no está claro.

Para el momento del cabeceo, se deben considerar dos casos distintos, el perfil aerodinámico y la aeronave completa, ambos en un rango de ángulo de ataque (AoA). Las preguntas se centran solo en el ala principal, la imagen en OP es de un avión completo, lo que genera cierta confusión.

1. perfil aerodinámico De hecho, un perfil aerodinámico curvado positivamente contribuye a un momento de cabeceo con el morro hacia abajo, como lo menciona @quietflyer. La magnitud del momento de cabeceo varía con AoA, como se muestra en el siguiente gráfico.

   • Tenga en cuenta que el gráfico traza$C_m$como función de$\alpha$(AoA), y momento M =$C_M \cdot \alpha$.
   • Una constante$C_M$significa que el momento de cabeceo varía linealmente con AoA.
   • Por esta ala y por muchas otras,$C_M$es constante cuando se elige el punto del eje de momento en la Cuerda Aerodinámica Media del ala. el signo de$C_M$es negativo: nariz abajo. El punto del eje de momento se puede elegir en cualquier parte del ala, pero el punto donde$C_M$es constante resulta ser un punto de definición muy conveniente y se llama Centro Aerodinámico.

2. Todo el avión. La aeronave debe ser estable longitudinalmente, lo que significa que la aeronave regresa a una posición de compensación después de encontrar una perturbación aerodinámica. El momento de equilibrio de todo el avión se considera alrededor del Centro de Gravedad (CdG), porque aquí es donde gira el movimiento de respuesta. Hay muchas más partes de la aeronave que contribuyen al equilibrio del momento de cabeceo, como lo ilustra la siguiente imagen de esta respuesta : por razones de claridad, el punto de origen del eje X se elige frente al avión.

   • El MAC se representa lejos del CoG. El MAC es también el punto central imaginario de la fuerza de sustentación del ala.$N_W$, que aumenta con AoA. Para el avión total, eso equivale a la contribución del momento de cabeceo del morro hacia arriba del ala principal en vuelo, donde$N_W$no es cero
   • La cola horizontal contribuye al momento de cabeceo con fuerza.$N_H$. En la imagen, esta fuerza apunta hacia arriba, lo que contribuye a un momento de cabeceo con la nariz hacia abajo. Esta respuesta establece la situación en la que una fuerza de cola horizontal da como resultado un avión estable longitudinalmente.
   • Para el avión en posición trimada, el momento de cabeceo total es cero. Si encuentra una perturbación aerodinámica, su AoA cambia y volver a la posición recortada significa que$C_M$como función de AoA debe ser negativa.
   • La estabilidad longitudinal se debe considerar en el rango completo de AoA y deslizamiento lateral, incluida la entrada en pérdida. Dentro y alrededor del puesto, los momentos y las fuerzas no pueden considerarse lineales. Es vital que si la cola horizontal entra en pérdida parcial, por ejemplo en un deslizamiento lateral cerrado, la nariz se incline hacia abajo, por lo que a baja velocidad, el avión se ajusta alrededor del CdG de manera que el plano de cola genera una fuerza hacia abajo.

Pero me imagino que el centro de presión está más abajo en una superficie aerodinámica que el centro aerodinámico...

Introducir el centro de presión confunde todo el cuadro, ya que cambia con AoA y no podemos construir una situación de momento de cabeceo que sea válida para una amplia gama de AoA. Mejor olvídese de usar el Centro Aerodinámico en su lugar en consideraciones generalizadas de estabilidad y control.

se muestra que el momento de lanzamiento es la nariz hacia arriba

Peter aludió a ello en su respuesta, pero vamos a explicarlo:

En los casos que he encontrado, la flecha circular dibujada en el sentido de las agujas del reloj (nariz arriba) solo indica la dirección de un positivo$M$.

Sin embargo, el momento real es negativo en los regímenes de vuelo típicos, así que, como dices, con la nariz hacia abajo.

Al igual que la plataforma elevadora$L_t$se dibuja con una flecha apuntando hacia arriba, lo que indica que positivo$L_t$corresponde a una elevación de la cola hacia arriba, aunque para muchas aeronaves la elevación de la cola en regímenes de vuelo típicos es hacia abajo, es decir, negativa.