¿Por qué algunos aviones de pistón multimotor tienen timones de doble cola?

El aspecto de algunos aviones de la Luftwaffe de la década de 1930 te dice que muchos de esos aviones tenían aletas verticales gemelas colocadas en los extremos de sus colas horizontales. Por supuesto, los alemanes no tenían el monopolio de esa idea; múltiples colas verticales aparecían por todas partes, y sus Arado 240, Dornier 217 y Heinkel 219 compartían los cielos con Lancasters y Halifaxes británicos y Liberadores y Mitchells estadounidenses.

▲ Do 217 E-2

▲ Heinkel He 219

▲ Arado Ar-240

▲ Bombardero Halifax RAF Handley-Page

Por casualidad, todos estaban con motor de pistón; los aviones aún no habían llegado a la escena.

Evidentemente, no fueron del todo convincentes, ya que todos los países que producían aviones de cola H también producían aviones de cola única.

Mientras Consolidated y North America estaban produciendo sus H-tail B-24 y B-25, Martin y Douglas estaban construyendo sus A y B-26, ambos de una sola cola. El Martin tenía mala reputación por su manejo con un solo motor, pero eso pudo haber tenido más que ver con su carga de ala que con la presencia o ausencia de una cola vertical a raíz de un motor.

El impulso de multiplicar las colas verticales alcanzó extremos durante la Segunda Guerra Mundial y poco después.

B-24 Libertador

Hoy, por otro lado, las aletas gemelas están casi muertas (excepto en los aviones supersónicos, la mayoría de las cuales ahora tienen dos aletas enormes; pero están montadas en el fuselaje y representan una idea de diseño diferente de la antigua cola H).

Hubo varias racionalizaciones para la cola H.

(La mayoría de las configuraciones de cola tienen nombres de letras del alfabeto; pero la disposición más común no se parece en nada a ninguna letra).

Uno fue un dividendo anticipado en eficiencia aerodinámica.

Las colas horizontales generalmente tienen una relación de aspecto bastante baja; su relación de aspecto efectiva puede aumentarse y su arrastre inducido en consecuencia reducido, por lo que se llama “efecto de placa final”, es decir, colocando barreras en las puntas para evitar que el aire se derrame desde el lado de baja presión hacia el de alta presión .

Ahora, una de las reglas básicas sobre las placas terminales es que tienen que ser al menos tan altas como anchas para ser efectivas. Dado ese requisito, no se puede estar seguro de que siempre sean una buena ganga en las alas, ya que el arrastre producido por su superficie mojada a alta velocidad tiene que equilibrarse con el bien que hacen para el arrastre inducido, y por lo tanto, la velocidad de ascenso —En el extremo bajo. Pero tienes que tener aletas verticales de todos modos; así que también puedes hacer que cumplan el doble deber y servir también como placas finales para la cola horizontal.

En los aviones multimotor, hay otro beneficio: al colocar las superficies verticales en la corriente de deslizamiento de los motores, aumenta la efectividad de uno de ellos en una situación de motor apagado. Por el contrario, mover la aleta fuera de la capa límite de baja energía del fuselaje aumentaría (al menos en teoría) su efectividad.

También hay algunos argumentos más sutiles.

Por ejemplo, reducir la altura de las aletas verticales reduce el momento de balanceo que producen cuando se usa el timón para coordinar un giro.

Normalmente, el timón está muy por encima de la línea central del avión y se desvía, por ejemplo, a la derecha en un giro a la derecha. Piensa en el timón como un alerón y notarás que se desvía contra el giro. Del mismo modo, el timón antivuelco, cuando el timón está por encima de la línea central, produce un giro pro-spin no deseado. Cualquier cosa que reduzca la cantidad de timón que sobresale por encima de la línea central del fuselaje debería reducir estos dos efectos no deseados.

Finalmente, hacer dos o tres superficies pequeñas en lugar de una grande podría reducir el peso, que es proporcional (de una manera bastante general) para abarcar.

Así que esos fueron los argumentos, o al menos la mayoría de ellos; Probablemente nos hemos perdido algunos.

La razón por la que Lockheed eligió la triple cola fue, al parecer, un requisito de la TWA de que los nuevos aviones con motor de triciclo puedan pasar por las mismas puertas del hangar que tenían los antiguos taildraggers, específicamente, de hecho, un conjunto de puertas de hangar en Kansas Aeropuerto del centro de la ciudad. La gerencia de TWA aparentemente sintió que era más apropiado encadenar a los aerodinámicos que modificar sus hangares.

Fueron uno de los primeros aviones modernos y el último en ser impulsado por pistones.

He visto la constelación Lockheed, el gran avión de pistones, bajo, curvilíneo y hermoso, y estoy entre las últimas personas que quedan en este planeta en hacerlo. Las Connies ya casi se han ido.

Mi aerolínea operaba Superconnies, pero todas fueron entregadas a la Armada india cuando me uní. Sin embargo, todavía les proporcionamos mucho mantenimiento. (No tenían los tanques de punta de ala que se muestran en la imagen).

Dicen que vislumbrar la belleza es una alegría para siempre. Gracias, querida Superconnie, por ese atisbo de una belleza asombrosa.

—Con material de Peter Garrison en la revista Flying.

El Cessna 337 fue un diseño interesante de Cessna Aircraft para resolver algunos de los problemas de seguridad con los aviones bimotores convencionales donde los motores están montados en las alas. Los aviones bimotores convencionales tenían un historial de seguridad no tan impresionante debido al empuje asimétrico del motor cuando el avión perdió potencia en un motor. Los pilotos simplemente no estaban haciendo un trabajo lo suficientemente bueno para manejar las fallas del motor. Sorprendentemente, el registro de seguridad durante el entrenamiento tampoco fue muy bueno porque parte del entrenamiento era “enjaular” o apagar un motor a veces a baja altitud e incluso a través del aterrizaje. Recuerdo haberlo hecho varias veces durante mi entrenamiento multimotor.

El 337 tiene motores gemelos montados en línea en el fuselaje, uno en la nariz y uno en el extremo de popa del fuselaje. Esa configuración resolvió el problema del empuje asimétrico. Aún así, ocasionalmente sucedió que un piloto intentaría un despegue con el motor delantero funcionando mientras no se arrancaba la parte trasera, por lo que cada diseño tiene sus propias “trampas”.

El 337 requería una licencia de piloto multimotor para volar, pero era una licencia especial “en línea” y los pilotos con esa licencia no podían volar gemelos convencionales.

Hay timones en ambos estabilizadores verticales para ayudar a garantizar que, cuando se utilizaron, no introduje Yaw, un giro de la nariz y la cola del avión.

Por cierto, el registro de seguridad de entrenamiento de motor bimotor convencional se resolvió cambiando algunas de las maniobras más peligrosas que se utilizaron durante el entrenamiento.

Los motores redundantes del 337 fueron una de las razones por las que se usó durante Vietnam como un controlador aéreo avanzado (FAC). Renombrado el O-2A, lucía cohetes para marcar objetivos terrestres para aviones de ataque. El piloto que voló estos y los otros aviones FAC fueron valientes, por decirlo suavemente.

¿Te refieres a estabilizadores gemelos verticales? (El timón es solo la parte móvil).

A veces es por estética, para darle al diseño de un avión un aspecto determinado que de otro modo se estropearía al tener un solo VS grande en lugar de dos más pequeños.

A veces es por razones prácticas, porque un solo VS sería demasiado grande o haría que el avión fuera demasiado alto.