¿Puede el diseño de estabilidad neutra reducir la resistencia al trimado?

Terminología primero: Trim drag es el componente de arrastre agregado al ajustar la incidencia de la cola horizontal rsp. el ángulo de deflexión del elevador para el ajuste. El aumento de la resistencia parásita de una superficie de cola más grande ya es parte de la resistencia aerodinámica de elevación cero de la aeronave.

Criterios de tamaño para superficies de cola

La superficie estabilizadora horizontal debe dimensionarse teniendo en cuenta estos criterios:

• Estabilidad longitudinal estática suficiente. Para lograr esto, el volumen de la cola (área de la cola multiplicada por el brazo de palanca) debe ser lo suficientemente alto. Use aviones similares y copie lo que se haya encontrado que funciona bien.

• Amortiguación de cabeceo suficiente. Esto es impulsado por el tamaño de la cola multiplicado por el cuadrado del brazo de palanca de la cola.

• Suficiente potencia de control en la ubicación del centro de gravedad más avanzada en todo el rango de velocidad.

• Potencia de control suficiente en la ubicación del centro de gravedad más adelantada sobre todos los factores de carga (incluidos los efectos de amortiguación de cabeceo).
• Poder de control suficiente cuando se quema en efecto suelo (lo que reduce la efectividad del elevador)
• Para configuraciones de cola en T: poder de control suficiente sobre todos los ángulos de deslizamiento lateral. El deslizamiento lateral produce un fuerte momento de cabeceo hacia abajo en las configuraciones de cola en T.
• Para planeadores: Compensación suficiente de la fuerza de la línea de remolque, tanto al comienzo de un lanzamiento con cabrestante (línea de remolque horizontal) como al final (línea de remolque vertical).

Los otros criterios (límites superior e inferior de los gradientes de fuerza de palanca sobre la velocidad y el factor de carga) se pueden adaptar con la cuerda del elevador, de modo que la superficie de cola horizontal no se vea afectada directamente.

Al final, su cola horizontal será tan grande como desee que sea amplio su rango de centro de gravedad. A los operadores les gustan los rangos amplios de CG, por lo que la pequeña penalización por arrastre de una superficie de cola más grande podría valer la pena.

superficie aerodinámica del ala

Además, las superficies aerodinámicas de las alas con un momento de cabeceo alto (piense en la carga trasera, es decir, una gran inclinación en la parte trasera) necesitarán una superficie de cola más grande debido al mayor cambio del centro de presión sobre la velocidad, pero tienen menos resistencia y una elevación máxima más alta. que los perfiles aerodinámicos anticuados comparables (piense en el rango de 4 dígitos de NACA), por lo que el ala puede ser más pequeña y tiene menos resistencia, lo que compensa fácilmente el aumento de la superficie de la cola.

No optimice cada superficie por separado

Si su ala ya tiene una distribución de sustentación optimizada, agregar más sustentación en el mismo plano Treffz estropeará el resultado final. Al final, no hace mucha diferencia en qué posición en la dirección de la corriente se crea la sustentación, solo cuenta la suma. Por lo tanto, podría ser mejor tener la menor carga de cola posible en el punto de diseño.

Si tiene en cuenta la masa de la estructura del ala, su distribución de sustentación óptima sobre la envergadura cambiará a una forma más triangular , y ahora incluso podría tener sentido crear una pequeña carga aerodinámica en la cola para reducir el ángulo de caída en el centro. sección. Un ala más ligera requerirá menos sustentación y ayudará a reducir la resistencia.

Piénselo de esta manera: la distribución de sustentación triangular produce un mayor ángulo descendente en la cola, y cualquier carga aerodinámica apuntaría ligeramente hacia adelante, creando un empuje inducido. Efectivamente, ayuda a igualar la corriente descendente sobre el tramo en el plano Treffz del ala y la cola.