Un estabilizador vertical , estabilizador vertical o aleta es una estructura diseñada para reducir el deslizamiento lateral aerodinámico y proporcionar estabilidad direccional. Se encuentran con mayor frecuencia en vehículos como aviones o automóviles . Es análogo a un skeg en barcos y barcos. Otros objetos como misiles o bombas también los utilizan. Por lo general, se encuentran en el extremo posterior del fuselaje o la carrocería.
En aviones, los estabilizadores verticales generalmente apuntan hacia arriba. Estos también se conocen como cola vertical y son parte del empenaje de un avión . Esta posición de montaje vertical tiene dos ventajas principales: la resistencia del estabilizador aumenta a la velocidad, lo que crea un momento de morro arriba que ayuda a reducir la velocidad de la aeronave y evitar un exceso de velocidad peligroso; y cuando la aeronave se inclina, el estabilizador produce sustentación que contrarresta el momento de inclinación y mantiene la aeronave en posición vertical en ausencia de entrada de control. Si el estabilizador vertical estuviera montado en la parte inferior, produciría una retroalimentación positiva cada vez que la aeronave se zambulle o se inclina, lo cual es inherentemente inestable . El extremo trasero del estabilizador es típicamente móvil y se llama timón ; esto permite que el piloto de la aeronave controle la guiñada .
A menudo , las antenas de radio de navegación o transceptores de banda aérea se colocan en o dentro de la cola vertical. En todos los trijets conocidos (aviones a reacción con tres motores), el estabilizador vertical aloja el motor central o el conducto de entrada del motor.
Algunos modelos de aviones tienen una aleta ventral debajo de la parte trasera. Normalmente es pequeño o puede doblarse hacia los lados para permitir el aterrizaje. Tanto el avión experimental supersónico / hipersónico norteamericano X-15 como el caza pesado bimotor alemán Dornier Do 335 de finales de la Segunda Guerra Mundial utilizaron diferentes formas del formato de superficie estabilizadora de cola cruciforme .
Los estabilizadores verticales también se han utilizado en automóviles , específicamente en los deportes de motor de alto nivel, y el concepto está resurgiendo tanto en la Fórmula 1 como en las carreras de Le Mans Prototype .
Tipos
Estabilizador único
Cola convencional
El estabilizador vertical se monta exactamente verticalmente y el estabilizador horizontal se monta directamente en el empenaje (el fuselaje trasero). Esta es la configuración de estabilizador vertical más común.
Cola en T
Una cola en T tiene el estabilizador horizontal montado en la parte superior del estabilizador vertical. Se ve comúnmente en aviones con motor trasero, como el Bombardier CRJ200 , el Fokker 70 , el Boeing 727 , el Vickers VC10 y Douglas DC-9 , y la mayoría de los planeadores de alto rendimiento .
Las colas en T a menudo se incorporan en configuraciones con motores montados en el fuselaje para mantener el estabilizador horizontal alejado de la columna de escape del motor.
Los aviones de cola en T son más susceptibles a inclinarse hacia arriba en ángulos de ataque altos. Este cabeceo es el resultado de una reducción en la capacidad de elevación del estabilizador horizontal a medida que pasa a través de la estela del ala en ángulos de ataque moderados. Esto también puede resultar en una condición de pérdida profunda .
Las colas en T presentan desafíos estructurales ya que las cargas en el estabilizador horizontal deben transmitirse a través de la cola vertical.
Cola cruciforme
La cola cruciforme está dispuesta como una cruz, la configuración más común tiene el estabilizador horizontal cruzando la cola vertical en algún lugar cerca del medio. El PBY Catalina usa esta configuración. El caza alemán de la Segunda Guerra Mundial Dornier Do 335 bimotor "push-pull" usó una cola cruciforme que constaba de cuatro superficies separadas, dispuestas en ubicaciones dorsal, ventral y ambas horizontales, para formar su cola cruciforme, justo delante de la hélice trasera. .
El Dassault Falcon es conocido por su cola cruciforme.
Múltiples estabilizadores
Doble cola
En lugar de un solo estabilizador vertical, un avión de doble cola tiene dos. Estos están dispuestos verticalmente y se cruzan o están montados en los extremos del estabilizador horizontal. El Beechcraft Model 18 y muchos aviones militares modernos como el F-14 , F-15 y F / A-18 estadounidenses utilizan esta configuración. Los F / A-18, F-22 Raptor y F-35 Lightning II tienen aletas traseras inclinadas hacia afuera, hasta el punto de que tienen cierta autoridad como superficies de control horizontales; Ambos aviones están diseñados para desviar sus timones hacia adentro durante el despegue para aumentar el momento de cabeceo. Una cola doble puede ser una construcción de cola en H, doble aleta / timón unida a un solo fuselaje, como el norteamericano B-25 Mitchell o Avro Lancaster , o una cola de doble brazo, la estructura del avión trasera consta de dos fuselajes separados, cada uno con una sola aleta / timón, como Lockheed P-38 Lightning o C-119 Boxcar.
Triple cola
Una variación de la cola gemela, tiene tres estabilizadores verticales. Un ejemplo de esta configuración es Lockheed Constellation . En el Constellation, se hizo para darle al avión el área de estabilización vertical máxima mientras se mantenía la altura general lo suficientemente baja como para que pudiera caber en los hangares de mantenimiento .
Cola cuádruple
Otra variación de la cola gemela, con cuatro estabilizadores verticales. El ejemplo más destacado es el avión Northrop Grumman E-2 Hawkeye AEW & C utilizado por la Armada de los Estados Unidos . Otro posible ejemplo es el Xian KJ-600 que se está desarrollando y se rumorea para servir a la Armada del Ejército Popular de Liberación en un futuro cercano.
Cola en V
Una cola en V no tiene estabilizadores verticales u horizontales distintos. Más bien, se fusionan en superficies de control conocidas como timones que controlan tanto el cabeceo como la guiñada. El arreglo se parece a la letra V y también se conoce como cola de mariposa . Los Beechcraft Bonanza Modelo 35 usos esta configuración, como lo hace el Lockheed F-117 Nighthawk , Northrop YF-23 , y muchos de Richard Schreder serie HP 's de homebuilt planeadores .
Winglet
Winglets sirven una doble función en Burt Rutan 's canard empujador configuración VariEze y largo EZ , actuando tanto como un dispositivo de punta del ala y un estabilizador vertical. Varios otros derivados de estos y otros aviones similares utilizan este elemento de diseño.
Aletas
Los estabilizadores verticales también se conocen como "aletas". [1]
El estabilizador vertical a menudo emplea un pequeño filete o "aleta dorsal" en su base delantera que ayuda a aumentar el ángulo de pérdida de la superficie vertical (gracias a la elevación del vórtice) y a prevenir un fenómeno llamado bloqueo del timón o inversión del timón. El bloqueo del timón se produce cuando la fuerza sobre un timón desviado (en un deslizamiento lateral constante ) se invierte repentinamente cuando el estabilizador vertical se detiene. Esto puede dejar el timón atascado en la desviación total con el piloto incapaz de volver a centrarlo. [2]
La aleta dorsal se introdujo en la década de 1940, al igual que para el Douglas DC-4 de 1942 , anterior a las tracas de ala de los prototipos de caza de la década de 1970 como el YF-16 (desarrollado en el F16) o YF-17 (desarrollado en el F18). [3]
Uso automotriz
Si bien los estabilizadores verticales también se han usado en algunos autos de carrera, como el Jaguar D-type de 1955 , el concepto ha tenido un uso moderado hasta hace poco. Ha visto un resurgimiento en la Fórmula 1 y las carreras de resistencia de Le Mans , donde a veces se lo conoce como una " aleta de tiburón ". Su propósito principal es reducir las explosiones repentinas inducidas por la guiñada a alta velocidad que harían que los autos se volcaran debido a la elevación cuando están sujetos a ángulos de guiñada extremos durante las curvas o en un trompo. Desde 2011, el estabilizador vertical se ha convertido en obligatorio para todos los prototipos de Le Mans recientemente homologados . [4]
Algunos equipos de Fórmula 1 utilizaron un estabilizador vertical como una forma de interrumpir el flujo de aire hacia el alerón trasero reduciendo la resistencia, siendo el sistema más radical el "conducto F" que se encuentra en el McLaren MP4-25 (y luego copiado por Ferrari en el Ferrari F10 ). A petición del conductor, este sistema desviaba el aire de un conducto en la parte delantera del automóvil a través de un túnel en la aleta vertical hacia el alerón trasero para detenerlo y reducir la resistencia en las rectas en las que no se necesitaba carga aerodinámica. El sistema fue prohibido para la temporada 2011 de Fórmula 1, y los estabilizadores verticales fueron reemplazados por tracas vestigiales para la temporada 2018. [5]
Ver también
- Aleta dorsal
- Vela submarina
- Estabilizador (aeronáutica)
- Lamborghini Veneno , un superdeportivo de carretera con estabilizador vertical
Referencias
- ^ Kumar, Bharat (2005). Diccionario ilustrado de aviación . Nueva York: McGraw Hill. pag. 272. ISBN 0 07 139606 3.
- ^ Sitio web de Educación de vuelo de la NASA Archivado el 27 de febrero de 2009 en la Wayback Machine.
- ^ Bjorn Fehrm (1 de marzo de 2019). "Rincón de Bjorn: estabilidad de guiñada, parte 2" . Noticias de Leeham .
- ^ "El nuevo Audi R18 LMP1" . 2010-12-13 . Consultado el 30 de marzo de 2011 .
- ^ "¿Qué hay de nuevo para 2018?" . Fórmula 1®: el sitio web oficial de F1® . Consultado el 14 de noviembre de 2019 .