¿Por qué los aviones con cola en T tienen un estabilizador vertical más corto?

Los aviones con diseño de cola en T tienen un estabilizador vertical más corto que el diseño convencional, ¿cuál es la razón?

Además de lo que se ha dicho en las respuestas, me parece que si tuviera que lidiar con cargas generadas por una puñalada horizontal sobre una puñalada vertical, tendría un incentivo para usar una puñalada vertical más corta y más ancha.

Respuestas (2)

Dos razones:

  • El diseño de cola en T a menudo se impone en diseños con motores gemelos montados en el fuselaje de popa. Esto significa que tienen un brazo de momento pequeño en la dirección de guiñada, la cola vertical está dimensionada para compensar la falla del motor. Cuanto más lejos de la línea central esté montado el motor, mayor será el momento de guiñada que ejerce el motor restante en caso de fallo del motor.
  • El estabilizador horizontal en la parte superior de la puñalada vertical funciona como una barrera aerodinámica, como lo hace un winglet. Esto evita que un vórtice fluya desde la parte superior de la cola vertical al girar y, por lo tanto, aumenta la efectividad de la superficie de la cola vertical. Este efecto se investigó en NACA TN 2907 , en cinco ubicaciones diferentes y tres tramos diferentes:

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El siguiente gráfico muestra el aumento efectivo calculado de la relación de aspecto aerodinámico, en función del lugar de la aleta en el que se encuentra la cola horizontal. Si está completamente en la parte superior o en la parte inferior, la relación de aspecto aerodinámico es aproximadamente un 50 % más alta que cuando está en el centro, lo que resulta en un aumento de la pendiente de la curva de sustentación de la aleta de aproximadamente un 15 %.

Con una cola en T, el estabilizador horizontal en la parte superior funciona como una barrera aerodinámica, mientras que el fuselaje en el extremo inferior también proporciona una función de barrera. Dependiendo de la circunferencia y la forma del fuselaje local, por supuesto.

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La última trama no parece mostrar lo que dices. Parece que colocar el ala en la estación A (abajo) o E (arriba) da la misma relación de aspecto efectiva, ambas un 50 % mejores que colocarlas en la mitad del estabilizador vertical. Esto tiene sentido para mí: ¿no debería funcionar el efecto de la placa terminal en cualquiera de los extremos de una superficie de elevación?
@supergra Buena captura! Han enmendado.
¿La primera viñeta invierte la causa y el efecto? Pensé que no es tanto que se impone una cola en T cuando tienes motores montados en el fuselaje, sino que necesita una cola más corta, que a su vez requiere motores montados en el fuselaje (para que el momento sea más bajo). O alternativamente, que está habilitado (no impuesto) por esa configuración del motor.
Otra razón según Wikipedia es reducir el acoplamiento inercial. No he entendido hasta ahora cómo funciona eso. ¿Puede arrojar algo de luz sobre el problema?

Raymer da la siguiente respuesta:

La 'Cola en T' también se usa ampliamente. Una cola en T es inherentemente más pesada que una cola convencional porque la cola vertical debe reforzarse para soportar la cola horizontal, pero la cola en T proporciona ventajas compensatorias en muchos casos.

Debido al efecto de placa final, la cola en T permite una cola vertical más pequeña. La cola en T levanta la cola horizontal lejos de la estela del ala y el lavado de hélice, lo que la hace más eficiente y, por lo tanto, permite reducir su tamaño. Esto también reduce el impacto en la cola horizontal, lo que reduce la fatiga tanto de la estructura como del piloto". (pág. 69)

- DP Raymer, 'Diseño de aeronaves: un enfoque conceptual', AIAA, Washington DC, EE. UU., 1992.

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