¿Cuál es el propósito de una aleta dorsal como la del Boeing 737?

La "extensión" en la parte delantera se llama "aleta dorsal". Su objetivo principal es mejorar la estabilidad direccional en situaciones de alto deslizamiento lateral (vuelo asimétrico por falla del motor, aterrizajes con viento cruzado, etc.). El barrido doble del borde de ataque del estabilizador vertical ayuda a que el estabilizador vertical sea efectivo en una gama más amplia de ángulos de deslizamiento lateral (ángulos laterales de ataque elevados).

El estabilizador es un perfil aerodinámico, muy parecido a un ala. La cantidad de sustentación (o en este caso, fuerza lateral) que genera, varía con su ángulo de ataque (AoA, o$\alpha$), o en este caso, ángulo de deslizamiento lateral ($\beta$) algo como esto:

Coeficiente de sustentación ($C_L$) aumenta con el aumento$\alpha$, hasta llegar$C_{L_{MAX}}$. Este ángulo se llama$\alpha_{crit}$.

En general, cuanto más barrido hacia atrás tiene un perfil aerodinámico, menor es su$C_{L_{MAX}}$, PERO cuanto mayor sea su$\alpha_{crit}$. Esto significa que la parte de la aleta no dorsal del estabilizador (barrido bajo) podrá generar su$C_{L_{MAX}}$(elevación lateral) a un nivel más bajo$\beta$que la aleta dorsal. Aumentar el ángulo de deslizamiento lateral más allá de su$\beta_{crit}$disminuir la cantidad de fuerza lateral que genera. Mediante el uso de un perfil aerodinámico secundario (la aleta dorsal), con un ángulo de barrido mayor, (es decir, mayor$\beta_{crit}$), la pérdida neta de fuerza lateral con un mayor deslizamiento lateral puede evitarse, o al menos mitigarse. Además, en lo alto$\alpha$, (o en este caso, con un estabilizador vertical$\beta$), un delta con alto barrido generará un vórtice, que seguirá el lado superior de la superficie corriente abajo, agregando energía cinética a su flujo de aire, mejorando así su efectividad.

La versión actual de la aleta dorsal se agregó al Boeing 737 con el Classic (−300 y en adelante), pero el diseño no es exclusivo del Boeing 737. Mire el Cessna 172, por ejemplo (Wikimedia Commons):

El ATR 72 no tiene una aleta dorsal "pronunciada", pero aún se puede ver claramente cómo cambia el barrido hacia atrás del estabilizador vertical a lo largo de su longitud (Wikimedia Commons):

O, al otro lado del espectro de velocidad (Wikimedia Commons):

La cola vertical estabiliza la aeronave en el eje de guiñada. El fuselaje es inestable, por lo que se debe agregar una aleta estabilizadora. Dado que la vertical tiene una relación de aspecto mucho más alta que el fuselaje, se detendrá primero . Más allá del ángulo de pérdida del deslizamiento lateral, la vertical no podrá superar la inestabilidad cada vez mayor del fuselaje.

Para remediar esto, se ha agregado un ala delta con gran barrido por delante de la parte inferior de la vertical. No entrará en pérdida, sino que seguirá aumentando su carga lateral con ángulos más altos de deslizamiento lateral, estabilizando así todo el avión en guiñada incluso cuando la propia cola vertical esté en pérdida. Dado que el barrido alto producirá un vórtice en el deslizamiento lateral alto, esto también ayudará a que la parte inferior de la vertical sea más efectiva.

Agregar la extensión de aleta o traca mantendrá la aeronave estable en ángulos más altos de deslizamiento lateral.

Para los aviones que vuelan a altas velocidades (cerca o por encima de la velocidad del sonido), ese strake ayuda a determinar el área .

A medida que la nave se acerca a la velocidad del sonido, las características del cambio de aire y el cambio en el área de la sección transversal sobre el eje longitudinal se convierte en un factor importante en las fuerzas de arrastre. Mantener esto lo más suave posible disminuirá la resistencia en el régimen transónico.

Esa traca permitirá que el timón sea más pequeño y mueva más de su volumen hacia adelante y suavizará la transición al timón propiamente dicho.