Por que um T-tail produz um momento de pitch-down no sideslip?

Encontrei algumas pesquisas úteis aqui: E.C. Polhamus. Alguns fatores que afetam a variação do momento de pitching com o sideslip de configurações de aeronaves. Relatório técnico, NACA T.N. 4016, 1958.

A imagem mostra a situação para ângulos altos de $ \ beta $:

At large angles of sideslip with swept horizontal tails, the loading will probably not be antisymmetrical mainly because of the difference in lift effectiveness of the leading and trailing portions of the horizontal tail caused by the difference in their effective sweep angles. This would result in a net lift induced on the horizontal tail which is a function of sideslip and tail height. This possible effect of tail height is illustrated in sketch 9 for large positive sideslip angles:

É interessante notar que o modelo não tem asas, por isso podemos descartar quaisquer causas relacionadas a asas, caso as pessoas pensem nessa direção.

Eu penso mais nisso, e desenhei esses diagramas, o que me ajudou a entender as coisas que estão sendo ditas no artigo.

As vantagens e desvantagens azuis são as velocidades resultantes causadas pela velocidade horizontal em função do deslize lateral ($ V _ {\ beta} $). As distribuições vermelhas são as forças no elevador como conseqüência deste $ V _ {\ beta} $.

Este componente cria uma velocidade aumentada sobre o lado esquerdo do leme e uma velocidade diminuída sobre o lado direito do leme. Se não houver varredura, os efeitos são igualmente strongs e nenhum efeito no levantamento está presente (indicado pelas duas primeiras imagens)

No entanto, se houver varredura, o efeito no lado esquerdo é menos strong, enquanto é mais strong no lado direito (indicado pelas duas caudas na linha inferior).

Em uma cauda T, esta influência mais strong está agindo no lado inferior da cauda. Como é um sinal negativo (significando uma redução relativa na velocidade), ele levará a uma redução na sucção no lado inferior, ou uma força para cima, causando um abaixamento.

Em uma cauda normal, o menos atuará sobre a superfície superior. Causa uma desaceleração do fluxo sobre o elevador, reduzindo assim o levantamento que gera. Isso causa um movimento de elevação.

A perda de sustentação aerodinâmica da cauda horizontal (força descendente) faz com que a aeronave desacelere.

Um rompimento do fluxo de ar no lado de baixa pressão de um aerofólio tem um efeito maior na capacidade do aerofólio de criar sustentação do que uma interrupção de fluxo de ar similar ao lado de alta pressão de um aerofólio.

Em uma cauda convencional, a sombra do vento da perfuração vertical afeta o lado de alta pressão da parte traseira horizontal (a superfície superior) que não é tão aerodinamicamente sensível.

Em uma cauda T, a sombra do vento da perfuração vertical afeta o lado de baixa pressão (superfície inferior) da parte traseira horizontal, que é o lado aerodinamicamente sensível, causando uma perda maior da efetividade da cauda.

Das notas do piloto de teste do F-1 104: o centro de pressão muda com a posição vertical da cauda. Uma das razões para implementar o T-tail no F-104 foi criar um acoplamento mais desejável no roll de slingslip, no entanto, o deslocamento para cima no centro de pressão também cria um momento de pitch down com o deslize lateral.