¿Por qué muchos aviones de combate tienen estabilizadores verticales dobles?

Muchos aviones de combate tienen estabilizadores verticales dobles, por ejemplo, F-14, F-15, F/A-18, F-22:

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Por el contrario, la mayoría de los aviones de aviación general y los aviones comerciales no lo hacen. Si bien ciertamente hay excepciones en ambas categorías, creo que es justo decir que este diseño es, comparativamente, mucho más común en los aviones de combate.

¿Cuál es la ventaja de los estabilizadores verticales dobles? ¿Por qué es común en aviones de combate?

Redundancia en caso de daño de combate.
A medida que estos aviones empujan los límites de lo que es el vuelo controlable, necesitan superficies de control que la mayoría de los aviones no necesitan. Muchos de estos aviones ni siquiera podrían volar sin los complicados sistemas informáticos en los que se ejecutan, y los "estabilizadores" verticales hacen mucho más que controlar la guiñada como lo hacen en los aviones comerciales/GA.
Ya que ha publicado un F/A-18, aquí puede tener una idea de qué más hacen estos estabilizadores verticales: Aviation.stackexchange.com/questions/19214/…
Las ventajas de las aletas verticales gemelas se cubrieron a fondo aquí: Aviation.stackexchange.com/questions/24020/…
También me gustaría señalar que esto depende mucho de la "cultura del diseño", es decir, todos los ejemplos que publicaste son de los EE. UU. En contraste, el diseño europeo de aviones de combate generalmente tiene un solo estabilizador vertical, pero en contraste hace mucho tiempo alas delta y canards, que están en gran parte ausentes en el diseño estadounidense.

Respuestas (3)

Hay algunas razones por las que muchos diseños de caza/bombardero tienen 2 estabilizadores verticales:

  • una cola grande produjo más fuerza de corte en la raíz, 2 colas más pequeñas significan menos fuerza en la raíz del estabilizador vertical. Esto permite una estructura más ligera.
  • redundancia si una cola está dañada. La filosofía de la Marina de los EE. UU. es 2 es mejor que uno, esto tiene sentido dado que sus aviones pasan gran parte del tiempo sobre océanos donde hay pocos sitios de aterrizaje alternativos.
  • las colas gemelas son más cortas que una cola grande, y la altura vertical es una consideración en los aviones de transporte
  • Los motores gemelos espaciados crean un fuselaje trasero ancho que puede crear un efecto de obturación con una sola cola en el medio, 2 colas significan que siempre hay un estabilizador vertical que es efectivo
  • Las colas gemelas crean menos sección transversal de radar y permiten inclinar las colas para desviar las señales de radar lejos de las fuentes de radar aerotransportadas.
Además, un tamaño más pequeño significa menos superficies reflectantes de radar.
Cierto @Sami, no estoy seguro de que sea una razón importante para la mayoría de los diseños, pero ciertamente para algunos.
Supongo que lo caracterizaría como un buen bono.
"La filosofía de la Marina de los EE. UU. es que 2 es mejor que uno". Lástima que no obtuvieron lo que querían del programa JSF... :/
TBH, tienes algunos problemas con los controles asimétricos si pierdes una de las dos colas en un par inclinado.
@MSalters Creo que para un avión que necesita un estabilizador vertical, uno asimétrico es mejor que ninguno, ¿no? :) Creo que es similar a perder uno de tus 2 motores (en caso de que tengas 2 de ellos)...
@SnakeDoc: Navy needs two engineslos motores modernos han recorrido un largo camino y son bastante confiables. En los últimos 25 años, el F-15 ha sufrido 5 percances Clase A; el F-16 ha sufrido cero. Ambos usan el mismo motor F100-PW-229. --- Compare los primeros F-16 con los actuales F-35. Después de volar durante 8 años, el F-16 estrelló 50 fuselajes (apodo: Lawn Dart). En 8 años, hemos perdido solo un F-35 (en tierra; falla del motor por exceso de maniobras antes del desgaste de los motores). La Marina ha volado con éxito aire acondicionado de un solo motor antes; Creo que estarán bien.
@HephaestusAetnaean Tener 2 motores no se trata solo de una falla aleatoria del motor. Tener un segundo motor aumenta enormemente la capacidad de supervivencia en muchos escenarios, especialmente para aviones estacionados en medio de un océano en un barco en movimiento. Y comparar las pérdidas con el F-35 es bastante falso, dado que el avión apenas sirve para un uso limitado en una rama. Se supone que el F-35 reemplazará muchos fuselajes, incluido el A-10, y sabemos que muchos A-10 han tenido fallas en el motor debido a disparos de armas pequeñas y más, pero han regresado de manera segura gracias a un segundo motor.
@SnakeDoc: un segundo motor también aumenta el MX y la posibilidad de fallas, lo que puede paralizar ambos motores si se montan de forma adyacente --- Creo que la comparación de pérdidas del F-16/35 es bastante favorable para el F-35: la pérdida de por vida del F-16 tasa es de alrededor de 4 por 100.000 horas. La flota de F-35 se sitúa en 2 por cada 100 000 horas (1 pérdida en tierra en más de 50 000 horas , 0 accidentes), lo que sorprende considerando que el F-35 aún está en desarrollo, cuando se esperaría que los accidentes ocurrieran con más frecuencia.
@SnakeDoc: no entraré en el debate A-10 hoy, pero muchos otros aires acondicionados (tanto monomotores como bimotores) han sufrido disparos de armas pequeñas y sobrevivieron. Pero contra los SAM, el historial es más irregular. El A-10 es una belleza, pero la gente se está tomando la reputación de "tanque volador" demasiado literalmente, y hace que sea difícil retirarlo una vez que haya pasado su tiempo. --- por cierto, olvidé cuál fue la tasa de pérdida del F-16 después de sus primeras 50,000 horas, pero fue algo bastante incómodo.
Creo que el chat puede ser un lugar mejor para esta discusión, caballeros.
@HephaestusAetnaean No podemos descartar el récord del A-10, ya que se supone que el F-35 lo reemplazará. En una función de CAS, el F-35 se romperá, al igual que ya lo hacen los A-10. Tener un segundo motor sin duda aumentará la capacidad de supervivencia en este rol específico. Soy consciente de que el F-16 se anuncia oficialmente como una nave "multiusos", pero en realidad es un caza de superioridad aérea, y compararlo con el A-10 no es exacto. Los F-16 tampoco se basan en portaaviones... y los F-16 fueron diseñados para ser embarcaciones desechables baratas, muy diferente del F-35. Pero sí, GdD tiene razón, deberíamos tomar esto para charlar.
sala de chat --- F-16 tasa de deserción anual : 2% en los primeros 5 años. Mínimo del 0,18% en 2005.

Aunque las razones para tener estabilizadores verticales gemelos varían de un avión a otro y es principalmente una decisión de diseño, existen algunas ventajas en tener estabilizadores verticales gemelos.

  • Tener timones gemelos aumenta la redundancia, lo cual es importante para los aviones de combate en caso de daño de batalla.

  • Tener estabilizadores verticales gemelos ayuda a reducir la altura, aunque esto es principalmente un problema con los aviones navales. A modo de ejemplo, tanto el S-3 Viking como el A-5 Vigilante tuvieron que plegar sus colas verticales para caber dentro de los hangares.

A-5

Por USN - www.navsource.org 1 , dominio público, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3109863

  • En el caso de aeronaves bimotores con motores muy separados, tener timones gemelos ayuda a obtener suficiente autoridad de timón en caso de falla del motor.

  • Tener estabilizadores verticales gemelos reduce su tamaño, lo que resulta en una menor tensión en la raíz del estabilizador y una reducción en el peso.

  • Una ventaja de tener estabilizadores verticales gemelos es que la ubicación de las colas verticales ayuda a tener autoridad de control en alfa alto (donde el fuselaje/ala puede dejar en blanco un solo estabilizador vertical).

  • En los aviones furtivos modernos, tener una cola doble les permite inclinarse, lo que ayuda a reducir el RCS. A excepción de los aviones sin cola (como el B-2), casi todos los demás aviones furtivos tienen colas gemelas inclinadas.

  • Algunos aviones, como el A-10, tenían colas gemelas que fueron diseñadas para enmascarar los gases de escape del motor desde el suelo para garantizar una mejor capacidad de supervivencia.

Al final del día, tener una cola vertical simple o doble es una decisión de diseño y se toma en función de los requisitos. Por ejemplo, los diseños preliminares del A-5 Vigilante tenían colas gemelas, mientras que el diseño final tenía una sola cola, mientras que en el caso del F-14 Tomcat era al revés .

Además, por lo que entendí, los timones también sirven como "alerones" y/o "frenos de velocidad" cuando se colocan en dirección opuesta entre sí. ¿Está bien?
@yo', ¿quieres decir si ambos miran hacia adentro o hacia afuera? El efecto principal observado es que les da autoridad adicional de "ascensor", es decir, ayudan a que el avión se incline más. La cantidad de arrastre adicional o efecto de "freno de velocidad" es insignificante en comparación con el momento de cabeceo que provoca. Para ver a lo que me refiero, mire el elevador: también provoca arrastre cuando se desvía, pero principalmente provoca un gran momento de cabeceo. Además de las muchas buenas razones ya enumeradas, las colas en V gemelas pueden ayudar a reducir la masa total al permitir que el elevador sea más pequeño mientras que el avión puede lograr el mismo momento de cabeceo.

el motivo de las dos colas verticales es para que el avión pueda maniobrar durante situaciones de alto ángulo de ataque. Con una sola cola vertical, no puede girar (maniobrar) durante una situación de alto ángulo de ataque, lo que convierte al avión en un objetivo de ametrallamiento.

Su respuesta podría mejorarse enormemente agregando algunas referencias. ¡Bienvenido a Aviation.SE!
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