Question:
Pourquoi le F-104 Starfighter avait-il une queue en T?
Koyovis
2017-07-27 07:09:18 UTC
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Le F-104 Starfighter a été lancé en 1954, neuf ans après la Seconde Guerre mondiale. Il avait des ailes courtes et trapues et une queue en T. Selon le wiki, les ailes courtes et trapues ont provoqué un couplage par inertie et la queue en T l'a réduit.

Ma question est: est-ce vraiment la raison pour laquelle le F-104 avait un T -queue? Comment cela aide-t-il à réduire le couplage par inertie?

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EDIT

La réponse @aeroalias a de nombreux raisons de la queue en T. Ayant édité la question avec quelques informations supplémentaires, il a été suggéré de mettre cela dans une réponse à la place.

@mins merci pour cela. Le document mentionne: «Puisque vous n'avez pas besoin de la capacité de roulis maximale du Starfighter avec une déviation complète des ailerons, les ailerons ont été limités de sorte que des taux de roulis suffisants mais non extrêmes soient disponibles. Le deuxième préventif était la nageoire ventrale avec son augmentation de la stabilité directionnelle, surtout au Mach supérieur. »Aucune mention de la queue en T!
Compte tenu de l'époque, le fait qu'il ait l'air génial a peut-être joué un rôle dans la décision :) Mais sérieusement, une conception en T-tail est généralement choisie pour donner un flux d'air plus propre au-dessus de l'ascenseur lorsque (on soupçonne que) le flux d'air arrive hors du bord de fuite de l'aile est plutôt turbulent.
@jwenting Je suis d'accord sur les deux choses: a) est superbe (mais je suis italien et donc partial) b) Considérant que le Starfighter avait un système de contrôle de la couche limite qui, je suppose, a généré beaucoup de turbulences derrière les ailes, la queue en T était probablement le meilleur choix.
Cela pourrait être à cause du placement du moteur, l'échappement est mort au milieu, il était plus difficile de faire une queue conventionnelle?
Trois réponses:
aeroalias
2017-07-27 19:11:03 UTC
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Les conceptions préliminaires initiales avaient la queue horizontale à plusieurs endroits (y compris en ligne avec l'aile et cruciforme), avant de s'installer sur la queue en T en décembre 1952. La raison du choix du T -La queue est donnée par Glenn L. "Snake" Reaves, pilote d'essais en vol de Lockheed Production dans le carnet de test du pilote d'essai F-104 comme

La position de la queue haute a été sélectionnée ... après des essais approfondis en soufflerie (qui) ont prouvé que l'emplacement était nécessaire pour obtenir une stabilité et un contrôle optimaux autour de l'axe de tangage sur toute la large plage de Mach. La position entraîne également des changements minimaux de trim transsonique lors de l'accélération vers le supersonique.

Un autre avantage était que la queue haute sur l'aileron vertical balayé réduisait la traînée d'interférence. Alors que le problème était que le couplage inertiel était assez bien connu dans les années 1950, la conception du F-104 a été gelée pendant la même période, il est donc difficile de dire avec certitude si c'est la raison du F-104. avoir une queue en T.

Le cahier du pilote de test a également quelques explications sur la façon dont la queue en T réduit le problème du couplage inertiel:

Si nous considérons maintenant deux faits à propos de ces manœuvres de roulement, il deviendra clair comment le couplage inertiel se construit:

  1. L'accumulation de dérapage est contrôlée par le moment de roulement induit.

  2. À mesure que le dérapage s'accumule, les forces centrifuges ou de roulement augmentent et cela a tendance à déplacer le fuselage de l'avion perpendiculairement à la trajectoire de vol.

Le La queue en T contrôle l'accumulation de dérapage en induisant un moment de roulement. D'après le même document:

... la position haute de la queue du stabilisateur horizontal a soulevé le centre de pression.

Tail position and center of pressure

Image du Cahier du pilote de test F-104

... chaque fois que nous dérapons un avion, un moment de roulis est induit qui résiste au dérapage. Ce moment de roulement induit est généralement appelé effet dièdre.

... avec n'importe quel dérapage, la force de rappel agissant à travers le centre de pression n'agit pas à travers le c.g de l'avion. Par conséquent, une condition de glissement latéral actionne la force de rappel sur la queue mais en même temps induit un roulis. ... maintenant que nous avons relevé la queue et par conséquent le centre de pression et l'effet dièdre positif ont été considérablement augmentés.

La queue en T a réduit le couplage inertiel en empêchant l'accumulation de dérapage.

La dernière citation parle d'effet dièdre, mais le F-104 avait un léger anèdre
Cela clarifie beaucoup, mais il y a une question persistante. Le couplage par inertie a également lieu dans l'espace, avec des satellites plus longs que larges et qui ont commencé à osciller autour de leur axe de rotation. Si je comprends bien les notes de votre réponse, la queue en T produit un effet dièdre qui réduirait le taux de roulis, ce qui serait nécessaire. Il soulève également le centre de pression de manière à augmenter la stabilité des dérapages.
@TomMcW les * ailes * avaient une légère anèdre. C'était le résultat de l'effet dièdre élevé * dû à la queue.
ymb1
2017-07-27 18:56:44 UTC
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L'article de Wikipédia n'a pas de référence. Il semble que c'est pour garder la nageoire courte tout en étant efficace, ce qui réduit le poids et la traînée. Une utilisation classique des queues en T.

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Source: Conception des aéronefs de l'aviation générale: appliquée Méthodes et procédures, p. 973

Le Whitford cité, je crois, fait référence à ce livre.

Koyovis
2017-07-31 09:00:53 UTC
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La réponse @aeroalias contient un lien vers les notes des pilotes d'essai du F-104, qui explique:

  • pourquoi le Starfighter a une queue en T;
  • quelles mesures étaient prise pour empêcher le couplage inertiel de se produire.

Selon le document, l'empennage en T offrait de meilleures caractéristiques de stabilité, de contrôle et d'assiette sur toute la plage de vitesse. Il a également fourni le même effet de couplage aérodynamique que le dièdre des ailes, c'est pourquoi les ailes sont anédriques.

Le couplage inertiel n'est pas un phénomène aérodynamique. Il s'est produit dans l'un des premiers satellites mis en orbite, qui était plus long que large, et avec le temps a commencé à osciller autour de l'axe de rotation, un phénomène appelé nutation. Les avions avec une longue envergure d'aile peuvent maintenir un taux de roulis élevé sans que le tangage et le lacet ne soient affectés - le Starfighter a été le premier avion à ailes courtes, et avec un taux de roulis élevé est venu la nutation, avec des effets indésirables de tangage et de lacet. Et aussi un défi lors des virages, à en juger par la célèbre phrase d'un pilote canadien: «S'exploiter avec l'intention de tourner».

L'empennage en T n'est pas vraiment une solution au couplage inertiel, seulement une envergure plus longue autour du CoG est. Le couplage inertiel a été empêché en limitant la vitesse de roulis. La queue en T a augmenté la stabilité directionnelle de la queue verticale en raison de l'effet winglet, tout comme les ailettes ventrales.

Donc, contrairement à la déclaration de wikipedia, la queue en T n'a pas été principalement implémentée pour réduire le couplage inertiel .

Le couplage inertiel est provoqué par un axe d'inertie incliné par rapport à la direction du vol. Déplacer la queue horizontale vers le haut ne fait qu'augmenter cette inclinaison. Les ailes tronquées ont un léger amortissement du roulis mais ne provoquent pas de couplage inertiel. En outre, l'effet dièdre était plus que suffisant et le limiter a provoqué une anédrique prononcée. Il devrait être évident que vous avez raison et que la queue en T n'a été choisie que pour une meilleure efficacité de l'ensemble de la disposition de la queue, principalement causée par l'effet de plaque d'extrémité et le décalage vers l'arrière de la queue horizontale sur une verticale balayée. ** Vous devriez accepter votre réponse **.


Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 3.0 sous laquelle il est distribué.
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