Wenn man für einen Moment potenzielle schematische Schwierigkeiten bei der Schaffung eines Flugzeugs ignoriert, das landen und starten kann, ohne einen nach unten gerichteten vertikalen Stabilisator zu bedrohen, würde ein vertikaler Stabilisator, der sich sowohl über als auch unter der Mittellinie des Flugzeugs erstreckt, die Flugstabilität verbessern oder behindern?
Solange die Seitenleitwerksfläche über der Mittellinie liegt (genauer gesagt der Trägheitslängsachse - wir können jetzt davon ausgehen, dass beide zusammen fallen), erzeugt jede Seitenkraft auch ein Rollmoment. Dies ist unerwünscht, da nun ein Gierbefehl nicht nur das beabsichtigte Giermoment, sondern auch ein Wankmoment erzeugt.
Wenn Sie zum Wenden gieren möchten, rollt das Seitenleitwerk über der Mittellinie das Flugzeug sogar in die falsche Richtung, sodass Sie eine koordiniertere Querrudersteuerung benötigen als bei einem symmetrischen Seitenleitwerk.
Die kurze Antwort auf Ihre Frage lautet also: Terry hat Recht: Das Verlängern des Seitenleitwerks nach unten ist eindeutig ein Vorteil.
Dies zeigt sich an der weit verbreiteten Verwendung von Bauchflossen in Kampfflugzeugen. Das Hinzufügen von Fläche unterhalb der Mittellinie hilft, den Rollbeitrag des Seitenleitwerks bei einem Seitenschlupf zu reduzieren, was die Fahreigenschaften verbessert (mehr Richtungsstabilität UND geringeres gierinduziertes Rollen). Sehen Sie sich das Bild unten (schamlos aus Ray Whitfords Fundamentals of Fighter Design entnommen) für ein Beispiel an, in dem die Auswirkungen eines zusätzlichen vertikalen Heckbereichs mit den Auswirkungen einer Bauchflosse desselben Bereichs verglichen werden.
Bei Überschallgeschwindigkeit trägt die Bauchflosse mit niedrigem Streckungsverhältnis nahezu konstant zur Richtungsstabilität bei, während das flügelartige Seitenleitwerk proportional zum Prandtl-Glauert-Faktor an Wirksamkeit verliert . Die kleine Bauchflosse des F-104 erhöhte die Richtungsstabilität um 30 % bei Mach 2.
Bei hohen Anstellwinkeln befindet sich das Seitenleitwerk im Kielwasser des Rumpfes, wo die Luftdichte viel geringer ist als am Boden bei Überschallgeschwindigkeit, was den lokalen dynamischen Druck und folglich die Effektivität verringert. Die Bauchflosse befindet sich dann in idealen Strömungsverhältnissen, sodass sie helfen kann, das Flugzeug bei hohem Anstellwinkel zu stabilisieren, gerade dann, wenn der Rumpfbeitrag zur Instabilität am größten ist.
Dies soll nicht als Antwort vorgeschlagen werden, sondern als geringfügiger Faktor, der berücksichtigt werden kann. Wenn sich der vertikale Stich über dem Schwerpunkt des Flugzeugs befindet, verursacht sein Widerstand eine leichte Aufwärtsneigungskraft, die das Höhenruder dabei unterstützt, die Aufwärtsneigungskraft bereitzustellen, die erforderlich ist, um der typischen Neigung nach unten entgegenzuwirken, da der Schwerpunkt direkt vor der Mitte des Flügels liegt des Aufzugs. Wenn Sie die Hälfte des vertikalen Stabs unter den Schwerpunkt des Flugzeugs legen, heben Sie diesen kleinen Vorteil auf und veranlassen das Höhenruder, die gesamte Kompensation selbst vorzunehmen, wodurch zusätzlicher (wenn auch geringfügiger) Luftwiderstand hinzugefügt wird.
Der Luftwiderstandsvektor eines horizontalen Stichs in einer Tee-Tail-Konfiguration bietet auch in dieser Hinsicht eine kleine Hilfe, und wenn Sie die Hälfte der Vertikalen unter der Mittellinie eines Tee-Tail-Flugzeugs platzieren, würde der Luftwiderstandsvektorarm der abgesenkten Horizontalen die zugeführte Nickkraft verringern durch seinen Luftwiderstand und Sie würden einen leichten Gesamtwiderstandsanstieg durch die zusätzliche Last des Höhenruders erhalten.
Peter Kämpf
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