¿Es necesario un estabilizador horizontal en un avión con ala biplaza?

¿Es necesario un estabilizador horizontal para aviones de ala en tándem? no si las alas principales son capaces de llevar a cabo las funciones del plano de cola.

Las razones principales para el estabilizador horizontal son dos:

• Para proporcionar estabilidad a la aeronave, ya que la configuración del ala sola es inestable.
• Proporcionar momento de cabeceo ya que el brazo de momento largo permite que se produzca suficiente momento mediante pequeños cambios en el ascensor (a través de los ascensores).

También proporciona otros beneficios (como la amortiguación), pero estos son los principales.

Para las aeronaves que tienen alas en tándem (es decir, que tienen dos alas una detrás de la otra), el estabilizador horizontal puede estar presente o no dependiendo de varios factores.

• Si las dos alas pueden proporcionar estabilidad y proporcionar momento de cabeceo mediante el control diferencial de las superficies de control (elevadores) en ellas, el ala en tándem no tiene estabilizador horizontal, como Scaled Composites Proteus.

" Proteus Scaled Composites en vuelo 1 ". Con licencia de dominio público a través de Commons .

• En algunos casos, es posible que los objetivos anteriores no se cumplan solo con las alas y que se requiera una cola horizontal, como el Transporte Táctico de Tecnología Avanzada de Scaled Composites. Curiosamente, el avión voló en dos configuraciones. La configuración inicial tenía una cola cruciforme.

Imagen cortesía de Scaled Composites, LLC

Según el informe DARPA AD-A227-498,

El análisis de los resultados de las pruebas de vuelo de la configuración "Cola cruciforme" reveló una deficiencia significativa en la estabilidad direccional y la velocidad mínima de control de motor fuera del avión, así como algunas dificultades de carga percibidas debido al poco espacio libre de la puerta de carga trasera.

Como resultado, la configuración se cambió a una cola 'bronco' de doble brazo y voló.

Imagen cortesía de Scaled Composites, LLC

Hay algunas ventajas con la configuración de ala en tándem, como:

• Para el mismo peso, las alas en tándem son más compactas (es decir, tienen menos envergadura) ya que ambas alas producen sustentación (Esta fue una de las razones dadas por Burt Rutan). Tienen menos área frontal y menos arrastre parasitario.
• En el caso de alas en tándem, ambas alas producen sustentación, a cada lado del centro de gravedad y producen momentos alrededor del centro de gravedad en direcciones opuestas. Entonces, para la estabilidad, el centro de gravedad se desplaza hacia adelante (por ejemplo, al tener el motor hacia adelante). A medida que aumenta el ángulo de ataque (aoa), la fuerza de sustentación se desplaza hacia la parte trasera y, a medida que el centro de presión se desplaza hacia la parte trasera del cg, la cola tiene que producir una mayor fuerza hacia abajo para producir el momento de compensación requerido. Dado que un aoa más alto se usa principalmente en aterrizajes, donde se requiere más sustentación a velocidades más bajas, esto no es lo ideal. Sin embargo, en el caso de alas en tándem, a mayor aoa, la fuerza de sustentación de amboslas alas se mueven hacia atrás, lo que hace que el alerón trasero tenga un brazo de momento más largo y, por extensión, un momento más grande. Entonces, para compensar, la sustentación producida por el alerón delantero tiene que ser mayor, lo que produce más sustentación, no menos. Por esta razón, el alerón delantero se establece con una mayor incidencia (para producir una mayor sustentación) en comparación con el trasero.

Fuente: nurflugel.com

• En general, el centro de gravedad de un avión de ala en tándem está hacia el ala delantera principal con el alerón trasero con una incidencia menor en comparación con el ala delantera. Esto significa que el ala delantera tendrá mayor carga alar y entrará en pérdida primero. Sin embargo, como el alerón trasero sigue produciendo sustentación, el morro cae y el alerón delantero comienza a producir sustentación nuevamente, lo que le da al piloto algo de tiempo para reaccionar y controlar la aeronave, a diferencia de la configuración convencional.

Como la envergadura es menor, la resistencia inducida es mayor.