Cola en V

La cola en V o cola en V (a veces llamada cola de mariposa o cola en V de Rudlicki) ) de un avión es una disposición poco convencional de las superficies de control de la cola que reemplaza las tradicionales superficies verticales y horizontales por dos superficies dispuestas en una configuración en forma de V. No se utiliza mucho en el diseño de aviones. El borde trasero de cada superficie gemela es una superficie de control con bisagras llamada timón, que combina las funciones de timón y elevador.

Historia

La cola en V fue inventada en 1930 por el ingeniero polaco Jerzy Rudlicki y se probó por primera vez en un entrenador Hanriot HD.28, modificado por el fabricante aeroespacial polaco Plage y Laśkiewicz en el verano de 1931.

Variantes

Las superficies de la cola en forma de X del Lockheed XFV experimental eran esencialmente una cola en V que se extendía tanto por encima como por debajo del fuselaje.

Convencional

El avión con cola en V convencional más popular que se ha producido en masa es el Beechcraft Bonanza Model 35, a menudo conocido como Bonanza con cola en V o simplemente V-Tail. Otros ejemplos incluyen el avión de ataque furtivo Lockheed F-117 Nighthawk y el entrenador Fouga CM.170 Magister. El avión Cirrus Vision SF50 es un ejemplo reciente de avión civil que adopta la cola en V. Algunos planeadores, como el Lehtovaara PIK-16 Vasama, fueron diseñados con una cola en V, pero los Vasamas de producción tenían una cola cruciforme.

Invertido

El Blohm & El Voss P 213 Miniaturjäger fue uno de los primeros aviones en tener una cola en V invertida. Los vehículos aéreos no tripulados como el LSI Amber, General Atomics Gnat y General Atomics MQ-1 Predator presentarían más tarde este tipo de cola. Los ultraligeros Ultraflight Lazair, de los cuales se produjeron más de 2.000, presentaban una cola en V invertida, que también llevaba el tren de aterrizaje trasero.

Ventajas

Lo ideal es que, con menos superficies que una cola convencional de tres perfiles aerodinámicos o una cola en T, la cola en V sea más ligera y tenga menos superficie mojada, por lo que produce menos resistencia inducida y parásita. Sin embargo, los estudios de la NACA indicaron que las superficies de la cola en V deben ser más grandes de lo que sugeriría una simple proyección en los planos vertical y horizontal, de modo que el área total mojada sea aproximadamente constante; Sin embargo, la reducción de las superficies de intersección de tres a dos produce una reducción neta de la resistencia al eliminar parte de la resistencia de interferencia.

Los aviones a reacción ligeros como el Cirrus Vision SF50, el Eclipse 400, el Sonex SubSonex o el dron aéreo no tripulado Northrop Grumman RQ-4 Global Hawk suelen tener la planta de energía ubicada fuera del avión. En tales casos, se utilizan colas en V para evitar colocar el estabilizador vertical en el escape del motor, lo que interrumpiría el flujo del escape, reduciría el empuje y aumentaría el desgaste del estabilizador, lo que posiblemente provocaría daños con el tiempo.

En los aviones militares, las colas en V reducen el número de ángulos rectos en un avión, mejorando sus características de sigilo.

Desventajas

A mediados de la década de 1980, la Administración Federal de Aviación volvió a evaluar el Beechcraft Bonanza debido a preocupaciones de seguridad. Si bien el Bonanza cumplió con los requisitos de certificación iniciales, tenía un historial de desintegraciones fatales en el aire durante situaciones de estrés extremo, a un ritmo que excedía la norma aceptada. El tipo se consideró en condiciones de aeronavegabilidad y se eliminaron las restricciones después de que Beechcraft emitiera una modificación estructural como Directiva de aeronavegabilidad.

Los aviones con cola en V requieren fuselajes traseros más largos que los aviones con empenajes convencionales para evitar la guiñada. Esta tendencia, denominada "serpenteante", se hizo evidente durante el despegue y el aterrizaje del Fouga CM.170 Magister, que tiene un fuselaje relativamente corto.

Timones

Los timón son las superficies de control de un avión con una configuración de cola en V. Están ubicados en el borde de salida de cada uno de los dos perfiles que forman la cola del avión. El primer uso de timón pudo haber sido en la cola en X del Coandă-1910, aunque no hay pruebas de que el avión alguna vez voló. El posterior Coandă-1911 voló con timones en su cola en X. Posteriormente, el ingeniero polaco Jerzy Rudlicki diseñó los primeros timones prácticos en 1930, probados en un entrenador Hanriot HD.28 modificado en 1931.

El nombre es un acrónimo de "timón" y "ascensor." En una configuración de cola de avión convencional, el timón proporciona control de guiñada (horizontal) y el elevador proporciona control de cabeceo (vertical).

Los timón proporcionan el mismo efecto de control que las superficies de control convencionales, pero a través de un sistema de control más complejo que acciona las superficies de control al unísono. La guiñada que mueve el morro hacia la izquierda se produce en una cola en V vertical moviendo los pedales hacia la izquierda, lo que desvía el timón izquierdo hacia abajo y hacia la izquierda y el timón derecho hacia arriba y hacia la izquierda. Lo contrario produce una guiñada hacia la derecha. El cabeceo hacia arriba se produce moviendo la columna de control o la palanca hacia atrás, lo que desvía el timón izquierdo hacia arriba y hacia la derecha y el timón derecho hacia arriba y hacia la izquierda. El cabeceo hacia abajo se produce moviendo la columna de control o la palanca hacia adelante, lo que induce los movimientos opuestos del timón.