Supongo que se está refiriendo a la “inclinación negativa” del estabilizador en la mayoría de los diseños de jet de la categoría de transporte frente a la “inclinación positiva” que se encuentra en los diseños de ala típicos.
Los estabilizadores horizontales desempeñan una función muy importante en el diseño clásico de aviones con una disposición de ala y cola. El propósito principal del estabilizador es proporcionar “estabilidad longitudinal positiva” durante el vuelo, mientras que los elevadores conectados al estabilizador proporcionan un control de inclinación instantáneo (nariz arriba / nariz abajo) como resultado de las entradas del piloto a la columna de control o palanca de control. A los fines de esta explicación, nos atendremos a lo que es relevante para las aeronaves de categoría de transporte, ya que las aeronaves de tipo Fighter pueden emplear diferentes métodos en los que puede desear una estabilidad neutral o incluso negativa.
La condición normal y deseada es que el Centro de gravedad (punto de equilibrio) después de cargar la aeronave esté normalmente delante del Centro de elevación. Esto es necesario para mantener la “estabilidad positiva”, que es la base del equilibrio aerodinámico que hace que una aeronave sea estable en varios regímenes de velocidad. El estabilizador es el jugador clave para proporcionar esta estabilidad al proporcionar un momento de elevación “hacia abajo” en la cola que contrarresta la tendencia a la nariz hacia abajo creada por el centro de gravedad delantero. Por esta razón, el estabilizador a menudo tiene una “inclinación negativa” apuntando hacia abajo en lugar de hacia arriba.
Mientras que las aeronaves convencionales más livianas tienden a usar elevadores ajustables, las aeronaves de reacción usan estabilizadores ajustables para el ajuste de la aeronave. Esto es especialmente importante durante las altas velocidades de vuelo subsónicas donde el ajuste del elevador puede ser ineficaz.
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En un diseño tradicional, el estabilizador NUNCA está destinado a proporcionar un componente vertical (hacia arriba) de la elevación durante el vuelo recortado, ya que esto sería contrario a su propósito de proporcionar una estabilidad positiva. Sin embargo, la mayoría de los estabilizadores pueden tener un momento de compensación negativo (nariz hacia abajo) para contrarrestar las condiciones momentáneas o los cambios de CG no deseados.
A continuación explicaré por qué .
ESTABILIDAD
Hay dos tipos de estabilidad a tener en cuenta en el diseño de aeronaves en relación con el estabilizador horizontal. Estabilidad Estática y Dinámica.
ESTABILIDAD ESTÁTICA
La estabilidad estática se refiere a la tendencia de la actitud de cabeceo de un avión después de ser desplazado de una condición de vuelo equilibrado, como el vuelo nivelado a una velocidad constante. Cuando se dice que una aeronave está en buen estado, la aeronave mantendrá una altitud constante o velocidad vertical a una velocidad constante. Si el avión se ve perturbado por algo, una ráfaga vertical o un cambio de potencia, por ejemplo, la estabilidad estática determina qué ocurrirá a continuación.
ESTABILIDAD ESTÁTICA NEUTRA
Después de ser desplazado, la actitud de cabeceo del avión tenderá a permanecer en la nueva posición desplazada. En general, para las aeronaves de categoría de transporte esto no se considera deseable. Luego, se requiere una entrada positiva a los controles de tono por parte del piloto para devolver el tono a la actitud anterior y generalmente requiere un control activo constante.
ESTABILIDAD NEGATIVA ESTÁTICA
En este caso, el tono cuando se desplaza tenderá a aumentar el desplazamiento. Esto es MUY indeseable y se considera una consecuencia de diseño insegura.
ESTABILIDAD ESTÁTICA POSITIVA
En este caso, la actitud de cabeceo tenderá a volver hacia el estado anterior como resultado de los cambios de fuerza aerodinámica. Nariz hacia abajo, a medida que aumenta la velocidad del aire La elevación del ala aumenta y la fuerza del estabilizador horizontal (momento de inclinación) también aumenta la tendencia a revertir el desplazamiento. Lo contrario ocurre cuando la actitud de lanzamiento es alta, lo que resulta en la misma tendencia. ESTO ES BUENO.
ESTABILIDAD DINÁMICA
Estas son las características de la estabilidad estática antes mencionada en el tiempo. ¿Cómo reacciona el avión después de la tendencia inicial? Con el tiempo, ¿la oscilación resultante se amortigua (positiva), permanece igual (neutral) o aumenta (negativa)?
La tendencia deseada es la estabilidad positiva estática y dinámica.
Después La tendencia inicial de la actitud de la aeronave a volver al tono anterior, se desea que con el tiempo la actitud oscile a través de una serie de cambios “fugoides” por encima y por debajo de la actitud de inclinación deseada que disminuye continuamente en amplitud hasta que la aeronave regrese al actitud de tono original, todo sin intervención directa del piloto. En este punto, el avión ha regresado a todas las fuerzas de vuelo estando en equilibrio (Levantamiento vs Gravedad / Empuje vs Arrastre).
IMPORTANCIA DEL CENTRO DE GRAVEDAD
Para lograr los resultados anteriores, el jugador clave para cada vuelo es donde se encuentra el centro de gravedad cargado de la aeronave durante el curso del vuelo. La carga de pasajeros, equipaje y carga, así como la carga de combustible son las variables operativas que determinan esto.
Para lograr la estabilidad positiva deseada mencionada anteriormente, el Centro de gravedad debe mantenerse idealmente hacia adelante del Centro de elevación. Esto proporciona la tendencia de nariz hacia abajo necesaria que se menciona anteriormente como deseable. La fuerza descendente generada por el estabilizador se desea para equilibrar y cancelar este efecto cuando las 4 fuerzas de vuelo están en equilibrio.
El centro de elevación actúa como el punto de apoyo entre el CG y el momento de elevación hacia abajo del estabilizador.
SOBRE CG
El CG tiene una envolvente representada como los límites más avanzados y posteriores permitidos para mantener la estabilidad deseada. Demasiado adelante y la nariz se vuelve demasiado pesada para que el estabilizador pueda contrarrestar a velocidades más lentas. Demasiado lejos a popa (cola pesada) y el avión se vuelve neutral o negativamente estable.
CENTRO DE ELEVACIÓN
Normalmente, el centro de elevación es aproximadamente el 25% de la longitud de la cuerda del ala. En un avión de ala recta esto es fácil de determinar. Sin embargo, en un avión de ala barrida, se ve afectado por el barrido del ala y el centro de elevación debe promediarse sobre un área grande conocida como el “Cordón aerodinámico medio”. Para agravar el problema está la variación de la longitud del acorde desde la raíz del ala hasta la punta.
En un avión de ala barrida, la envolvente CG permitida puede permitir un límite de popa ligeramente detrás del centro de elevación porque el ala barrida está diseñada para causar que se produzca un bloqueo en la raíz del ala primero, que está hacia el extremo delantero de la envoltura del porcentaje de MAC. Como resultado, la nariz aún tiende a caer durante una parada, ya que la parte externa (más a popa) del ala produce elevación, lo que da un CG “efectivo” hacia adelante del verdadero centro de elevación.
Como se ve en el gráfico anterior, el Centro de gravedad en los aviones a reacción se representa típicamente como un Porcentaje de la longitud total de la cuerda aerodinámica media. Mientras el CG esté ubicado dentro del CG% MAC permitido, la aeronave tendrá la autoridad de manejo deseada y las características de estabilidad que el Estabilizador Horizontal está diseñado para proporcionar.
ENCONTRANDO CG% MAC
- BORDE TRASERO MAC menos BORDE LÍDER MAC es igual a MAC (longitud del acorde aerodinámico medio)
2. UBICACIÓN DEL CG (pulgadas atrás del dato) dividido por MAC es igual a% MAC
