Revista de Ingeniería Aeronáutica y Aeroespacial
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abstracto

Tailless Aircraft : An Overview

Srikanth Nuthanapati

Aparte de su ala principal, carece de un conjunto de cola y cualquier otra superficie horizontal. El ala principal incorpora control aerodinámico y funciones de estabilización tanto en cabeceo como en balanceo. No obstante, un diseño sin cola podría presentar un timón y una aleta vertical (estabilizador vertical). La baja resistencia parasitaria, similar al planeador Horten H.IV, y las fuertes cualidades de sigilo, similares al bombardero Northrop B-2 Spirit, son ventajas teóricas de la configuración sin cola. El delta sin cola ha demostrado ser el diseño sin cola más exitoso, particularmente para aviones de combate, aunque el avión Concorde es el delta sin cola más conocido.

Una superficie estabilizadora horizontal separada del ala principal está presente en un avión de ala fija tradicional. Debido al área de superficie más grande, hay una mayor resistencia, lo que requiere un motor más potente, especialmente a altas velocidades. El estabilizador puede eliminarse y la resistencia al avance puede reducirse si la estabilidad y el control longitudinales (cabeceo) pueden obtenerse utilizando otro enfoque (ver más abajo). No hay un estabilizador horizontal separado en un avión sin cola. Como resultado, el centro aerodinámico de un ala convencional estaría por delante del centro de gravedad de la aeronave, provocando inestabilidad en el cabeceo. Para reubicar el centro aerodinámico hacia atrás y estabilizar el avión, se debe aplicar otro mecanismo. El diseñador puede lograr esto de una de dos maneras.

El barrido del borde de ataque del ala hacia atrás, ya sea como un ala en flecha o un ala delta, y la reducción del ángulo de incidencia de la sección exterior del ala permite que el ala exterior funcione como un estabilizador tradicional del plano de cola. El lavado de la punta se produce cuando se realiza por etapas a lo largo de la parte exterior. Dunne logró esto curvando la superficie superior del ala en forma cónica.

Esto afecta la eficiencia general del ala, pero para muchos diseños, especialmente para altas velocidades, los ahorros en resistencia, peso y costo en comparación con un estabilizador tradicional superan esto. La amplia envergadura del ala también limita la maniobrabilidad, razón por la cual el ejército británico rechazó el diseño de Dunne.

Las superficies aerodinámicas de momento de cabeceo bajo o nulo, como se ve en la familia Horten de planeadores y cazas, brindan una alternativa. Estos tienen un segmento de ala único con reflejo o camber invertido en la parte posterior o en el ala completa. El lado más plano del ala está en la parte superior, mientras que el lado más curvo está en la parte inferior, lo que resulta en un alto ángulo de ataque en la parte delantera.

Ajustar elevadores grandes a un perfil aerodinámico estándar y recortarlos considerablemente hacia arriba puede aproximarse a la inclinación refleja; el centro de gravedad también debe moverse hacia adelante desde su posición normal. El camber de reflejo tiende a causar un pequeño empuje hacia abajo debido al efecto Bernoulli, por lo que el ángulo de ataque del ala se incrementa para compensar. Esto, a su vez, se suma a la resistencia.

Este enfoque, a diferencia del barrido hacia atrás y el lavado, permite una mayor variedad de formas en planta de alas, incluidas alas rectas e incluso circulares (Arup). Sin embargo, la resistencia asociada con un ángulo de ataque alto generalmente se considera ineficiente, y solo unos pocos tipos de producción la han utilizado, como la serie de planeadores Fauvel y Marske Aircraft.

Una opción más sencilla, como en el parapente, es superar la inestabilidad colocando el peso principal del avión a una gran distancia por debajo del ala, donde la gravedad preferirá mantener el avión en posición horizontal y contrarrestar así cualquier inestabilidad aerodinámica. Sin embargo, en la práctica, esto rara vez es suficiente para garantizar la estabilidad por sí solo.

El ala delta de ala Rogallo es un ejemplo clásico, ya que utiliza la misma superficie de barrido, lavado y cónica que Dunne. La estabilidad también se puede lograr a través de medios artificiales. La estabilidad y la maniobrabilidad son mutuamente excluyentes. Se requiere un bajo nivel de estabilidad para lograr la máxima maniobrabilidad. Aerodinámicamente, ciertos aviones de combate modernos de alta tecnología son inestables.