¿Son los canards realmente más eficientes?

No. No es cierto en la práctica.

1. Mientras que el diseño convencional coloca toda la cola en la corriente descendente del ala, un canard agregará corriente descendente al ala central y corriente ascendente al ala exterior. Esto significa que mientras que la cola de un diseño convencional ve menos variación de ángulo de ataque que el ala (lo cual es bueno para evitar que el plano de cola se detenga), las variaciones de flujo ascendente y descendente con ángulo de ataque variable estropearán la distribución de sustentación lateral en el ala principal. de un avión canard y aumentar su resistencia inducida.
2. Dado que la superficie canard necesita volar con un coeficiente de sustentación más alto que el ala para lograr una estabilidad natural, tendrá menos margen de control. No es casualidad que los diseños canard exitosos sean inestables. Además, esto significa que la gran superficie del ala no se puede utilizar por completo para la sustentación, lo que es un desperdicio y aumenta las velocidades de despegue y aterrizaje.

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Desde niño he leído un sinfín de artículos sobre cómo los canards son más eficientes…

La razón de esto es simple. Es mucho más emocionante para los autores afirmar que saben más que todos los expertos que admitir humildemente que el estado del arte es realmente el mejor dadas las circunstancias. El incentivo de elogiar los bulos por encima de todo es demasiado tentador, y la psicología humana tiende a preferir las fuentes que confirman una opinión preconcebida. Al final, los autores realmente piensan que han encontrado una mejor solución y se han convertido en evangelistas de un mundo mejor, especialmente cuando su propia comprensión del asunto es limitada.

En general, un bulo no conduce a una mayor eficiencia. Sin embargo, su aerodinámica es compleja y poco es obvio. Prácticamente cualquier declaración puede ser, ya menudo lo es, impugnada.

Sí, se usará un canard para levantar la nariz durante el despegue, ayudando al ala principal en lugar de aumentar su carga. Dado que el despegue es el momento de mayor carga pero de movimiento más lento en el vuelo, esto realmente ayuda a la carga del ala y, por lo tanto, al tamaño y al peso, lo que hace que la estructura del avión sea más eficiente en general.

Pero en una disposición básica, para que un avión sea estable, la superficie delantera debe estar más cargada que la trasera. Por lo tanto, en un canard, el ala principal se carga por debajo de su capacidad máxima, lo que significa que debe ser demasiado grande y se pierde gran parte o la totalidad del ahorro anterior. En un tipo sin cola, el ala debe hacerse demasiado grande de manera similar para que las superficies traseras puedan actuar como la cola (a través de la inclinación inversa o, si se barre, el lavado de la punta). Por otro lado, por supuesto, tanto Canard como Tailless evitan la necesidad de un largo empenaje colgando de la parte trasera.

Instalar un canard de gran sustentación para que el ala pueda trabajar más duro después de todo conduce a problemas de seguridad, como que el ala se detenga y caiga mientras el canard aún mantiene la nariz hacia arriba, y cosas por el estilo. En general, ha resultado demasiado inseguro para ponerlo en producción.

La corriente descendente del canard también tenderá a estropear el flujo de aire que se aproxima al ala, y ese desorden cambia en diferentes condiciones de vuelo, como la velocidad y el ángulo de ataque, por lo que el ala debe tener un buen margen de seguridad para tolerar tales perturbaciones. Eso significa más ineficiencia.

Sin embargo, los canards pueden proporcionar eficiencias de rendimiento en ángulos de ataque altos al ayudar a administrar el flujo de aire sobre el ala principal, por ejemplo, en una pelea de perros o al despegar y aterrizar.

En la mayoría de las situaciones, un bulo genera más problemas de lo que vale, ya sea ineficiente o peligroso. Pero hay excepciones.

Los dos primeros aviones propulsados ​​por hombres exitosos, el Gossamer Albatross que ganó el premio Kramer y el Gossamer Condor que cruzó el Canal de la Mancha, fueron ambos bulos. La interferencia con el ala se redujo mucho por el bajo número de Reynolds del canard a su muy baja velocidad de crucero. También se fijó físicamente más bajo, de modo que el ala pasara por encima en lugar de a través de su corriente descendente. Entonces, el hecho de que el canard no valga la pena para los planeadores no significa que sea intrínsecamente ineficiente para todas las aplicaciones de baja velocidad.

Varias variantes posteriores y modificaciones locales del clásico caza delta sin cola Dassault Mirage III se mejoraron notablemente al agregar canards. Aunque es menos eficiente en crucero, con un AoA alto, el canard mejoró el flujo de aire sobre el ala para generar sustentación adicional que superó la resistencia adicional, mejorando su eficiencia en tales condiciones. Esto lo hizo más eficiente en una pelea, por ejemplo, con la sustentación adicional que permitió que el avión mantuviera mejor la altitud durante un giro cerrado.

En última instancia, si los canards fueran menos eficientes cuando y donde realmente importa, no se habrían elegido para tantos aviones de combate 4G/5G, como el Eurofighter Typhoon, Dassault Rafale y Saab Gripen.

Bueno, por ejemplo, para el JA-37, los canards no producen mucha sustentación. Sin embargo, producen un vórtice que pasa sobre las alas principales, lo que a su vez hace que las alas principales se levanten más. Eso también permite un punto AoA de pérdida más alto y una distancia de despegue más corta. Sin embargo, aumentan la resistencia y el peso, por lo que tenerlos tiene sus desventajas.

En aviones más modernos donde los canards se pueden girar, también pueden funcionar como frenos de velocidad y probablemente también aumenten el momento de cabeceo, lo que hace que el avión sea más ágil.

Sí, pero es difícil conseguir los correctos que tengan un impacto mínimo en las áreas de las alas principales. Una ventaja de usar canards (no aviones con tres superficies como el Sukhoi Su-37) es que los neumáticos no empujan hacia la pista en el despegue como en los aviones convencionales, que tienen que producir fuerza hacia abajo en la parte trasera para levantar la nariz. . También tienen más agilidad apuntando el morro durante las maniobras. Sin embargo, reducen el campo de visión descendente del piloto.