¿Por qué la sustentación producida por las alas principales no crea un momento de cabeceo?

¡Por supuesto que crea un momento de lanzamiento! Ahora necesitamos definir alrededor de qué punto de referencia debe medirse este momento.

Si el punto de referencia es el centro de gravedad, incluso es tan fuerte como el momento de cabeceo del elevador, solo tiene la dirección opuesta.

Si usa el centro aerodinámico como punto de referencia, el momento será menos fuerte. Si el perfil aerodinámico del ala es simétrico, el momento en realidad será cero (idealmente), pero con un perfil aerodinámico combado todavía queda un momento medible.

Un momento es siempre una combinación de una fuerza y ​​un brazo de palanca, medidos perpendicularmente a la dirección de la fuerza. Solo cuando el brazo de palanca sea cero, el momento desaparecerá. Si usamos el centro de gravedad como punto de referencia, el peso no tendrá brazo de palanca y no contribuirá con el momento, pero la distancia entre la sustentación del ala y el centro de gravedad es grande, por lo que este momento también es grande.

El momento de cabeceo generalmente se define en relación con el centro de gravedad. El ala principal proporciona un momento de cabeceo, ya que tiene tanto una fuerza como un brazo de momento en relación con el centro de gravedad.

La razón para definir el tono relativo al CoG es que en una respuesta libre en el vacío, el CoG es el centro de rotación del tono. Pero los momentos se pueden definir en relación con cualquier punto, también con el centro de sustentación del ala principal, que sostiene el avión cuando vuela. Y si hacemos eso, podemos ver por qué el elevador del plano de cola a menudo apunta hacia abajo, no hacia arriba:

• El momento de cabeceo total debe ser cero en vuelo constante.
• En la situación representada, si el plano de cola se detiene, su contribución al momento de sustentación y cabeceo se cancela: el np$_{fixed}$avanza hacia el ac$_w$. Ahora hay un momento de cabeceo con el morro hacia arriba, que tiende a querer entrar en pérdida el avión.
• Por lo tanto, en relación con la ac$_w$, la situación a prueba de fallas es un momento gravitatorio con el morro hacia abajo y un momento aerodinámico con el morro hacia arriba: cg frente a ac$_w$, elevador del plano de cola apuntando hacia abajo.

Como se menciona en esta respuesta , esta es principalmente una configuración segura a bajas velocidades. A velocidades más altas, la elevación hacia arriba del plano de cola está bien y creará una configuración aerodinámicamente estable.