¿Puedo suponer que aoa en estabilizadores horizontales corresponde a aoa del ala principal?

Estoy en el proceso de diseñar un ala pequeña (Re ~ 50-100k) y me pregunto si dado (a) el Cm en el ala principal es relativamente pequeño en aoas bajo, (b) el estabilizador horizontal producirá sustentación siempre que no está a 0° aoa y (c) tiene cierta cantidad de apalancamiento sobre el ala principal, ¿recortar el estabilizador horizontal a algún aoa resultará en la misma cantidad de aoa en el ala principal?

Probablemente habrá alguna discrepancia introducida por Cm en el ala principal que no es cero, pero creo que eso podría ser lo suficientemente pequeño como para ignorarlo.

Dependiendo del número de Reynolds y la dinámica general sobre la historia del flujo, el ala producirá una estela que generalmente cambiará el ángulo de ataque (AoA) observado por el estabilizador horizontal (en comparación con el AOA del ala de la corriente libre) . Esto depende bastante del caso y depende de la forma del perfil aerodinámico, ya que una mayor inclinación implica una mayor caída del flujo en la estela y es difícil de predecir. El objetivo de la cola horizontal es estabilizar la aeronave con la desviación del elevador, y la resistencia generada por ella suele ser insignificante en comparación con la resistencia de otros componentes.
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Respuestas (2)

Si el centro de presión del ala está perfectamente posicionado sobre el centro de gravedad, la cola girará alrededor del centro de gravedad hasta que esté en una condición de elevación cero. Normalmente, el CG se coloca ligeramente por delante del CP del ala, lo que requiere algo de carga aerodinámica en la cola.

Por lo tanto, la cola está haciendo dos trabajos en vuelo recto y nivelado, manteniendo el AOA del ala y manteniendo la suma neta de todas las fuerzas de par de cabeceo (incluido cualquier vector de empuje compensado) en 0. Esto generalmente se logra según sea necesario con compensadores. una vez que el piloto establece la deflexión adecuada del elevador.

Lo que lo hace un poco más complicado es que el CP del ala puede cambiar con AoA, generalmente avanzando y aumentando con AoA más alto. Esto se puede compensar parcialmente colocando deliberadamente el estabilizador horizontal en la zona descendente del ala , lo que proporciona una fuerza de contrapeso adicional en la cola. El Cessna 172 es un excelente ejemplo de esta característica de diseño sutilmente brillante, que permite el uso de un ala combada de elevación fuerte.

Pero los efectos de la corriente descendente no deben "suponerse" ni "desestimarse", deben estudiarse cuidadosamente (túneles de viento), probarse y cuantificarse; en ángulos altos de autoridad de control de ataque de la aeronave puede ser más importante. Downwash puede resultar en un AoA significativamente diferente en la cola de lo que cabría esperar de la corriente libre. Uno puede modificar o eliminar estos efectos cambiando la ubicación vertical del estabilizador horizontal en la cola.

"el CP del ala puede cambiar con AoA", "colocar el estabilizador horizontal en la zona de bajada del ala"... eh... creo que tengo tarea que hacer :-)
@fho No te preocupes. Debido a la carga alar mucho más baja, los diseños de aviones clásicos se reducen bien a modelos. Solo recuerda que la cola debe controlar el ala. Con los modelos, algunas fallas en el camino ayudarán a desarrollar su conocimiento (de una manera mucho más segura). Con respecto a la carga alar, es necesario considerar la velocidad más baja de los modelos más los efectos del número de Reynolds. Cuanta más experiencia adquieras construyendo y volando, mejor serás. Es posible que desee comenzar con un modelo de tamaño similar de una tienda de pasatiempos que vuele dentro de su límite de velocidad planificado.
Supongo que "iterar hasta la perfección" es algo realmente desalentador para un recién llegado. En realidad esto ya es Mk2. Mk1 fue básicamente construido sin ningún conocimiento de aerodinámica y funciona... ok. Ahora es el momento de obtener una comprensión algo sólida de la teoría antes de comenzar con Mk2.
Después de, oh, un millón de años, dado el mismo conjunto de condiciones, el diseño inteligente y la prueba/error llegarán a la misma solución, uno más rápido y el otro bien probado. A veces es un poco de ambos.
Señalaré que una de las razones detrás de la cola en T fue sacar el hstab del área afectada por la corriente descendente de las alas y llevarlo a la corriente libre porque simplifica considerablemente el análisis. La desventaja es que en una entrada en pérdida profunda, el hstab puede moverse en el aire turbulento detrás del ala en pérdida, lo que reduce la efectividad del elevador en algunos casos, lo que hace que la recuperación sea imposible.
Sin embargo, muchos diseños de planeadores utilizan colas en T con éxito. Los enormes aviones comerciales de ala en flecha necesitan vibradores. Y puede equivocarse un poco con su modelo H stab. Es posible que desee darle una oportunidad.

La respuesta corta es "No", el AoA del estabilizador horizontal no es el mismo que el AoA del ala. Para que la aeronave permanezca en el aire, el AoA del ala debe ser positivo. si el Hstab viera un AoA positivo, la cola también produciría sustentación positiva, pero se requiere una fuerza aerodinámica de la cola para estabilizar la aeronave. Por lo tanto el AoA de la puñalada debe ser negativo.

Esto, dicho sea de paso, lleva a la idea del bulo en el que el estabilizador delantero necesita producir una fuerza de sustentación en lugar de una fuerza aerodinámica para estabilizar la aeronave.

Incluso si el momento de cabeceo en vuelo nivelado desde el ala/cuerpo fuera cero, entonces la fuerza estabilizadora de la cola también tendría que ser cero. Entonces, nuevamente, AoA positivo en el ala, AoA cero en la puñalada.

¡Bienvenidos a Av. SE!
@RalphJ - Gracias. Me he resistido a unirme durante años (porque realmente no necesito otro sumidero de tiempo :-) pero aquí estoy...
¿Puedo suponer que aoa en estabilizadores horizontales corresponde a aoa del ala principal?
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