Un avión canard de elevación , como el Long-EZ , es un avión con el ala principal en la parte trasera del fuselaje y un par de canards pequeños muy cargados unidos al fuselaje delantero; los canards vuelan a un ángulo de ataque más alto que el ala principal y, en consecuencia, proporcionan una cantidad significativa de sustentación además del control de cabeceo. 1
Durante un cabeceo brusco en un avión de canard de elevación, los canards, al estar en un ángulo de ataque más alto que el ala principal, entran en pérdida primero, lo que hace que la aeronave caiga automáticamente antes de que el ala entre en pérdida. Como el ala, con los alerones en ella, permanece sin entrar en pérdida en todo momento, se conserva el control de balanceo, sin el balanceo violento inherente a los aviones con control de cola en pérdida. 2 A medida que los canards entran en pérdida, el control de cabeceo se pierde hasta que se liberan, pero, en este caso, no necesita control de cabeceo, porque la aeronave cabecea y se recupera por sí sola, sin necesidad de ninguna entrada de control manual; 3esto en realidad tiene el beneficio de hacer que los aviones de canard de elevación sean prácticamente inestables (para el ala principal, de todos modos) salvo la separación de grandes partes de la estructura del avión. Además, dado que la superficie que proporciona la mayor parte de la sustentación de la aeronave nunca entra en pérdida, la pérdida total de sustentación cuando la pérdida de sustentación es bastante menor y las características de manejo de la aeronave siguen siendo benignas en todo momento.
Por el contrario, mientras que un avión de cola de control generalmente también cabeceará hacia abajo cuando las alas principales entren en pérdida, esto depende de la configuración del ajuste del estabilizador y, si el centro de masa está cerca del límite delantero (lo que requiere un ajuste considerable del estabilizador con el morro hacia arriba) , la aeronave puede cabecear en una pérdida. Además, si la aeronave cabecea hacia abajo, lo hace de manera bastante violenta, ya que la mayor parte de la sustentación de la aeronave se pierde repentinamente, y con oscilaciones de balanceo grandes, violentas y en gran parte incontrolables (ya que los alerones están ubicados en el ala principal, que es estancado). Y, debido a que las superficies utilizadas para el control de cabeceo aún no están en pérdida, se conserva el control de cabeceo, lo que permite a los pilotos mantener la aeronave en pérdida .
Dadas las considerables ventajas de seguridad de la configuración de canard de elevación, ¿por qué no vemos ningún avión de pasajeros de canard de elevación?
1 : A diferencia de un avión de canard de control , como el Flyer , donde los canards vuelan en un ángulo de ataque nominalmente cero, se usan solo para control de cabeceo, y hacen que estos aviones vuelen sin una computadora que los controle constantemente. entradas.
2 : Aeronave con un estabilizador horizontal montado en la cola y un elevador que (nominalmente) vuela a un ángulo de ataque más bajo que las alas principales. Los ejemplos incluyen la mayoría de los aviones de la historia.
3 : Por el contrario, las aeronaves con canard de control cabecean violentamente hacia arriba cuando entran en pérdida (porque el ala principal, al estar en un ángulo de ataque más alto que los canards, entra en pérdida primero) y, por lo tanto, requieren entradas agresivas de control con el morro hacia abajo para recuperarse antes. los canards también se paran y el control del tono se pierde efectivamente; Las aeronaves de cola elevable (con un estabilizador horizontal montado en la cola y un elevador que vuela a un ángulo de ataque más alto que las alas principales) también cabecean hacia arriba, por la misma razón, excepto que esto sucede mucho antes de que las alas principales entren en pérdida y está acoplado con una pérdida simultánea casi total del control de cabeceo cuando la cola horizontal entra en pérdida (lo que hace que las entradas en pérdida sean completamente irrecuperables para las aeronaves de cola levantada que usan solo las superficies aerodinámicas habituales para el control).
Sean, no tengo idea de dónde sacaste la idea de que la cola horizontal en un avión convencional se levanta, como una superficie canard pero en el extremo opuesto, y por lo tanto puede entrar en pérdida y dejar que la nariz se eleve. Es exactamente al revés.
La cola se levanta hacia abajo. Cuando el avión entra en pérdida, el centro de sustentación del ala principal se desplaza bruscamente hacia atrás creando un fuerte momento de cabeceo con el morro hacia abajo que la cola horizontal carece de autoridad para contrarrestar hasta que el avión acelera y el morro desciende. Si la propia superficie de la cola que se eleva hacia abajo entra en pérdida, se trata de una situación desastrosa y es anormal para cualquier aeronave.
Los canards generalmente apestan porque tienen una serie de limitaciones que niegan la mayoría de los beneficios teóricos y es por eso que han sido fracasos comerciales. De lo contrario, verías muchos de ellos.
Una buena razón es que los aviones de pasajeros tienen alas principales con muchos flaps que bajan para aumentar el coeficiente de sustentación a bajas velocidades. Esto también aumenta en gran medida el momento de cabeceo con el morro hacia abajo, que ahora debe ser contrarrestado por el canard que ya está muy cargado. La pérdida de canard se convierte entonces en el factor limitante de la velocidad de aproximación. Necesitas tener un canard menos cargado (ahí va tu estabilidad natural) o flaps, o algún otro truco aerodinámico.
Nada menos que el gran Clarance Kelly Johnson tuvo pensamientos similares en la década de 1930, antes de que las pruebas validaran las ventajas de los estabilizadores montados en la parte trasera.
El talón de Aquiles de los diseños canard era que una vez que el viento relativo se desplazaba debajo de la aeronave con un AoA alto, la superficie inferior del canard actuaba como una palanca para empujar el morro aún más hacia arriba. El Ascensor de la Fuerza Aérea del Ejército de EE. UU. requería que se agregara un área adicional detrás del CG para contrarrestar esta tendencia. En segundo lugar, un canard cargado esencialmente hace que el avión sea un biplano menos eficiente.
Aclaremos también un aspecto básico muy importante del diseño del CG adelantado y la carga aerodinámica en la cola. A medida que el avión pierde velocidad, el centro de gravedad delantero inclina el morro hacia ABAJO. A medida que el avión gana velocidad (aumentando las fuerzas aerodinámicas), el asiento del elevador eleva el morro hacia ARRIBA.
Observe que con un estabilizador horizontal montado en la parte trasera diseñado correctamente (también validado por alrededor de 150 millones de años de evolución de las aves), el ala delantera también se detiene primero. Nos sería muy útil revisar el diseño del sistema de estabilizador horizontal/elevador/trim.
En primer lugar, una revisión de la fuerza de cola creada en varios AOA. Sí, a un AOA más bajo, la cola crea una fuerza hacia ABAJO para equilibrar la fuerza de sustentación del ala principal y el CG. ¿Qué sucede con un AOA más alto (incluso sin cambio de trim o entrada de elevador)? La fuerza de cola de un estabilizador horizontal correctamente diseñado de ÁREA ADECUADA debe comenzar a generar fuerza ARRIBA ANTES de que el avión entre en pérdida, para compensar el desplazamiento hacia adelante del centro de sustentación del ala y ayudar a empujar el morro hacia abajo. Por supuesto, las entradas de control ayudan a esto, las excesivas deberían ser innecesarias.
Observe que el diseño del canard no es más que un ala diminuta y una cola gigante. Esta es la razón por la cual los deltas (mucha área trasera, pérdida en AOA más alto) van tan bien en la parte trasera con canards en la parte delantera, lo que también hace un diseño supersónico exitoso.
Pero en el reino subsónico de alta eficiencia de combustible, los aviones probablemente se verán "igual" por un tiempo, como pájaros. Pero puede ser bueno seguir trabajando en esa cola.
canuc
Ron Beyer
usuario14897