Por que alguns jatos de combate possuem estabilizador horizontal móvel em vez de elevadores instalados nos estabilizadores?

Todas as partes da superfície horizontal de um avião se movem, não apenas a parte traseira. A parte traseira, chamada de elevador, pode se mover muito mais rápido e é para manobrar. A parte dianteira, chamada de estabilizador (aparável), é para aparar e se move lentamente. Ele é movido em resposta a mudanças nas configurações de carga, velocidade ou flape e posiciona a superfície traseira de tal forma que apenas pequenas deflexões contínuas do elevador são necessárias. Não precisa se mover rapidamente - fatores de alta carga perturbariam os passageiros e sobrecarregariam a estrutura.

raiz do tailplane da porta A330 (imagem source ). Observe as marcações que mostram a faixa de ângulos de incidência cobertos pelo estabilizador aparável.

Benefícios de uma configuração estabilizador-elevador:

• Camber: A deflexão do elevador altera a curvatura do aerofólio da superfície da cauda e torna a produção da mudança de elevação pretendida mais eficiente . Se a deflexão do elevador for criar uma força descendente, a curvatura negativa é produzida e vice-versa. Isso reduz o arrasto que é criado para manobrar a aeronave.
• Forças de controle mais baixas: Movendo uma superfície menor, menor potência hidráulica, e em aeronaves pequenas, menos força muscular é necessária para a mesma mudança de momento do que com uma completa cauda de voo ou superfície móvel. Faz sentido, certo?
• Melhor adaptação das derivadas do momento da dobradiça: Dois efeitos são importantes para acertar as forças de controle: A mudança no momento da dobradiça sobre o ângulo de deflexão ($ c_ {r \ eta} $) e a mudança no momento da dobradiça sobre o ângulo ataque ($ c_ {r \ alpha} $). Com abas, a posição direita da dobradiça do elevador, a forma do nariz e as buzinas de controle, ambas podem ser personalizadas individualmente, enquanto uma cauda cheia de vôo ou uma superfície móvel dará ao projetista menos liberdade para manipular as duas independentemente. Observe que as caudas de vôo total só surgiram com controles hidráulicos, porque somente esses sistemas podem gerenciar as forças de controle de superfícies de controle totalmente móveis em alta velocidade.

Balanceamento do chifre e balanceamento das superfícies de controle (imagem fonte )

Benefícios de uma superfície de cauda cheia de vôo

• Evitando uma quebra de contorno devido a uma deflexão do flape, as superfícies de controle em movimento podem evitar os choques que, de outro modo, ocorreriam em alta velocidade subsônica . Este é o principal benefício para as aeronaves de combate.
• Na velocidade supersônica, a superfície não-estilizada produzirá menos arrasto, portanto, para velocidade supersônica, a superfície de controle em movimento é mais eficiente.
• Movendo toda a superfície da cauda em alta velocidade, uma superfície de controle em movimento produzirá a maior taxa de mudança de momento possível. Para produzir também a mais alta mudança de momento sustentado, no entanto, ela precisa ser maior do que uma combinação comparável de elevador-estabilizador, pois perde os benefícios da curvatura variável.
• A superfície de controle totalmente móvel não possui espaços que possam adicionar reflexos de radar, permitindo um design mais furtivo.
• Menor complexidade mecânica. Isso é um pouco compensado pela necessidade de hidráulica muito mais robusta.

A asa-de-asa horizontal móvel é geralmente chamada de estabilizador (estabilizador + elevador) ou todo o plano da cauda móvel ou, em alguns casos, laje de cauda. Isso é usado principalmente em aeronaves de combate por alguns motivos:

• Manobrabilidade aprimorada. O tailplane em movimento oferece maior capacidade de manobra em comparação com o estabilizador + elevador encontrado em aeronaves civis. Basicamente, o estabilizador oferece uma gama maior de controle de inclinação em uma faixa maior de velocidades. Além disso, o estabilizador também é articulado sobre o centro aerodinâmico , exigindo uma entrada de controle comparativamente menor do piloto para operação.

" F 22 Penas de Rabo de Raposa photo D Ramey Logan "por WPPilot - Trabalho próprio. Licenciado sob CC BY-SA 4.0 através de Wikimedia Commons .

• Peso e Arraste. A construção do estabilizador é simples em comparação com o estabilizador + elevador, tendo praticamente apenas uma placa, e não tendo nenhuma ligação de controle dentro. Isso torna mais leve e produz menor arrasto.
• Estabilidade. O design do estabilizador ajuda a eliminar a dobra Mach. Mach tuck é a tendência do nariz para baixo devido a uma mudança na posição do centro de pressão. Isso é causado por um movimento de recuo da onda de choque que ocorre em uma aeronave em vôo transônico. À medida que a aeronave acelera além do seu número de Mach limitante ou número de Mach crítico (o número máximo de Mach que pode operar), a autoridade de elevador necessária para controlar a aeronave (para evitar um mergulho) aumenta além da do elevador. O design do estabilizador evita isso.
• Stealth. O design do estabilizador, com suas linhas limpas e sem descontinuidades, oferece mais furtividade em comparação com o design do estabilizador e do elevador. O design também pode ser otimizado para stealth com bordas, etc.

Algumas aeronaves GA usam todos os planos de cauda móveis para, e. Piper Cherokee . No entanto, existem algumas razões para este sistema não ser normalmente usado em aeronaves civis:

• Potência de Controle. Como já foi observado, o estabilizador é articulado sobre o centro aerodinâmico, o que significa que o momento (e a potência do piloto) necessário é constante. No caso de aeronaves civis, o avião deve mostrar uma resistência crescente a um aumento na entrada do piloto. Quando eles são usados, os estabilizadores em aeronaves GA têm uma guia anti-servo para fornecer mais resistência.

Fonte: avstop.com

• Requisitos. Não há exigência em aeronaves civis para maior manobrabilidade ou vôo supersônico. No caso do Concorde, o problema de compensação na faixa transônica foi superado pela troca de combustível entre os tanques de combustível, mudando assim o centro de gravidade da aeronave.