¿Cuál es el ángulo de ataque del estabilizador horizontal?

Tienes razón, la cola horizontal de un avión convencional parece tener una mayor incidencia, pero el ángulo de ataque real es menor que el del ala.

El ala, que vuela por delante de la cola, produce una corriente descendente, por lo que el flujo en la ubicación de la cola tiene un claro componente descendente. El ángulo de flujo descendente se puede calcular a partir del coeficiente de sustentación y la geometría de la aeronave: para simplificar las cosas, supongamos que el ala solo actúa en el aire con la densidad$\rho$fluyendo con la velocidad$v$a través de un círculo con un diámetro igual a la envergadura$b$del ala Si solo miramos este tubo de corriente, el flujo másico es

$$\frac{dm}{dt} = \frac{b^2}{4}\cdot\pi\cdot\rho\cdot v$$

Elevar$L$es entonces el cambio de impulso que es causado por el ala e igual al peso. Con la velocidad del aire hacia abajo$v_z$impartida por el ala, la sustentación es:

$$L = \frac{b^2}{4}\cdot\pi\cdot\rho\cdot v\cdot v_z = S\cdot c_L\cdot\frac{v^2}{2}\cdot\rho$$

$S$es el área del ala y$c_L$el coeficiente global de sustentación. Si ahora resolvemos para la velocidad vertical del aire, obtenemos

$$v_z = \frac{S\cdot c_L\cdot\frac{v^2}{2}\cdot\rho}{\frac{b^2}{4}\cdot\pi\cdot\rho\cdot v} = \frac{2\cdot c_L\cdot v}{\pi\cdot AR}$$ con $AR = \frac{b^2}{S}$la relación de aspecto del ala. Ahora podemos dividir la velocidad vertical por la velocidad del aire para calcular el ángulo por el cual el aire ha sido desviado por el ala. llamémoslo $\alpha_w$: $$\alpha_w = arctan\left(\frac{v_z}{v}\right) = arctan \left(\frac{2\cdot c_L}{\pi\cdot AR}\right)$$ Un coeficiente de sustentación de crucero típico de un avión comercial es de 0,4, y una relación de aspecto típica es de alrededor de 8: esto da como resultado un ángulo descendente de casi 2 ° si la distribución de sustentación en el tramo es elíptica. En realidad, tiene una forma más triangular, por lo que el ángulo descendente es mayor cerca del centro de la aeronave. Tenga en cuenta que las góndolas del motor de la gama DC-9 y MD-80 están inclinadas 3° hacia arriba para alinearlas con el flujo local.

El ángulo de ataque resultante es menor en esos 3°, y si la diferencia del ángulo de ataque entre el ala y la cola es menor que eso, la superficie de la cola aparecerá inclinada hacia arriba. Para lograr la estabilidad estática, la cola tendrá que volar en un ángulo de ataque ligeramente más bajo que el ala .