Warum haben C-141 und C-5 T-Schwänze?

Es kommt auf eine Frage der Philosophie an. Oder, wenn Sie weniger großzügig sind, ist es eine Frage der Mode. Beachten Sie, dass das russische Äquivalent zur C-141, die Il-76, ebenfalls ein T-Leitwerk verwendet, während die An-124 ein herkömmliches Leitwerk verwendet.

T-Leitwerke waren im frühen Jet-Zeitalter in Mode . Sie waren weit verbreitet, zunächst in Jägern und später auch in Transportflugzeugen , weil sie:

1. Haben Sie einen längeren Hebelarm, wenn Sie ihn auf einer überstrichenen Vertikalen platzieren, wodurch die Größe und Masse des Hecks reduziert werden.
2. Lassen Sie aufgrund des Endplatteneffekts ein kleineres Seitenleitwerk zu, wodurch die Anforderungen an Hangartore und -decken gesenkt werden. Beim A400M ermöglichte das T-Leitwerk eine Höhenreduzierung von etwa 2 Metern.
3. Bleiben Sie während des Strömungsabrisses in ungestörter Strömung. Mit flügelmontierten Motoren, die zu einer weiter vorne liegenden Flügelposition führen, wird die Gefahr eines tiefen Strömungsabrisses im Vergleich zu einer Konfiguration mit schwanzmontierten Motoren verringert.
4. Lassen Sie weniger Störwiderstand zu, insbesondere in Kombination mit einer Küchemann-Karosserie im Schnittpunkt zwischen Seiten- und Seitenleitwerk.

Wenn Ihr konzeptionelles Designteam von Aerodynamikern dominiert wird, wird es daher tendenziell die T-Heck-Version bevorzugen. Nur wenn Effekte zweiter Ordnung berücksichtigt werden, gewinnt der konventionelle Schwanz . Und diese Effekte zweiter Ordnung werden nur durch Erfahrung bekannt.

Was sind das für Effekte?

1. Flattern! Die hintere Laderampe erfordert das Aufschneiden des hinteren Rumpfes, wodurch seine Torsionssteifigkeit verringert wird. Fügen Sie dazu eine Masse an einem langen Hebelarm (dem horizontalen Leitwerk) hinzu und Sie erhalten eine Struktur mit einer sehr niedrigen Eigenfrequenz. Um diese Frequenz aus dem nutzbaren Geschwindigkeitsbereich zu bekommen, müssen Sie den Rumpf versteifen,
2. was strukturelle Masse hinzufügt. Bei einem T-Leitwerk mögen beide Leitwerksflächen kleiner sein, aber das ganze Flugzeug wird um einiges schwerer. Während des Flugtests der C-141 wurde festgestellt, dass der antimetrische Flügelbiegemodus gut mit dem Torsions-Eigenmodus des Hecks koppeln würde, was zu etwas beängstigendem Filmmaterial führte . Außerdem ist eine Kopplung zwischen Höhenruderdrehung und horizontaler Hecktorsion erforderlich, um dem Heck einen großzügigen Massenausgleich zu verleihen.
3. Und dann bleibt da immer noch der Verdacht, dass man in einen Deepstall geraten könnte. Bei dem großen Abstand zwischen Flügel und Leitwerk einer Konfiguration mit flügelmontierten Triebwerken ist dies jedoch weniger eine Bedrohung, als es den Anschein haben mag.
4. Ein echtes Problem ist jedoch die Tendenz eines T-Leitwerks, bei einem Seitenschlupf ein starkes Nickmoment mit der Nase nach unten zu erzeugen. Ein niedriges Heck beseitigt diesen Effekt.

Hochflügel-Militärflugzeuge (beide c141 und c5) verwenden aus mehreren Gründen T-Leitwerke.

• um zu verhindern, dass Steine ​​und Trümmer das Heck bei der Landung vom Flughafen beschädigen
• um während des Reiseflugs, wo Vibrationen zu Ermüdung führen können, die Hecks aus der Schublinie des Triebwerks herauszuhalten (die höher sind als bei einem Flugzeug mit niedrigen Flügeln).
• Ein T-Leitwerk kann kleiner sein (leichter mit weniger Luftwiderstand), da sich der horizontale Stabilisator weiter hinter dem Rumpf befindet und der vertikale Stabilisator eine "Endplatte" hat, die seine Wirksamkeit erhöht.

Deep Stall ist nicht das gleiche Problem, das ein Tiefdecker mit einem T-Leitwerk hat. Bei einem Hochdecker mit T-Leitwerk befindet sich der horizontale Stabilisator vertikal relativ zum Flügel ungefähr an der gleichen Stelle wie bei einem Standardleitwerk eines Tiefdeckers und ist daher nicht mehr anfällig für Flügelaustastung in einem Stall .

Ein Hauptgrund ist, dass es den Einbau einer großen Frachtluke und Rampe in das Heck des Flugzeugs zum Be- und Entladen erleichtert. Kein Höhenruderholm, der durch die Mitte des Hecks des Flugzeugs verläuft und im Weg ist.

Beachten Sie, dass sowohl die aktuellen C17- als auch A400m-Transporter, sehr aktuelle Designs, ebenfalls ein T-Leitwerk verwenden. Beide haben große Ladeluken im Heck.

Es stimmt, dass der C130 kein T-Leitwerk verwendet und hinten eine große Ladeluke hat, aber seine Aufzüge sind sehr hoch am Rumpf gebaut, und dieses Design wurde bei den späteren C5, C141 oder späteren großen Militärtransportern nicht übernommen . (C130 ist ein Design aus den 1950er Jahren) Außerdem bewegt sich der C130 tendenziell mit niedrigeren Fluggeschwindigkeiten als der C5, C141, C17 und A400m, daher kann es einen aerodynamischen Faktor geben, obwohl ich auf die eine oder andere Weise keine konkreten Informationen dazu finden kann .

Ich arbeitete an beiden Flugzeugen für Lockheed (1967-1983). Der Grund für die T-Leitwerke ist eine staatliche Anforderung, dass das Flugzeug in einer Senke oder sagen wir breiten Graben landen können muss. Der Stabilisator muss die erforderliche Vertiefungshöhe überwinden. Es stimmt, ich bin 80 Jahre alt, aber mein Verstand ist klar genug, um sich daran zu erinnern. Wegen der T-Leitwerke haben wir enorm viel Zeit in Flugtests verbracht, um Strömungsabrisse zu überprüfen. Das waren noch Zeiten.