Explicando V-tail

fabio | 17 de Dezembro de 2020 às 17:28

Por que os V-Tails são usados?

Disclaimer : Este artigo é proveniente de anos de estudos e testes na utilização de V-tail.

A resposta simples é que eles podem ser mais eficientes do que uma cauda convencional.  As caudas em V têm muito a seu favor, especialmente no departamento de arrasto. A teoria diz que os dois aerofólios montados diagonalmente de uma cauda em V podem realizar o mesmo trabalho que as três aletas separadas em uma empenagem convencional, mas com uma área combinada menor. Área menor, menos arrasto.

Como uma cauda em V tem apenas duas aletas, há uma interseção a menos entre as superfícies e uma ponta de asa a menos, então você obtém uma redução adicional na interferência e no arrasto da ponta. 

Vtail Fig2 - Equivalente

Existem alguns aspectos das caudas em V que não caem no reino da vantagem ou desvantagem; são apenas diferenças que precisam ser consideradas. Um deles é o efeito diedro.

Uma cauda em V, por definição, tem muito diedro e isso complementa o efeito diedro da asa principal. Que tende a tornar a aeronave mais estável lateralmente, mas também a torna mais sujeita a Dutch Roll que é a oscilação da cauda ao mesmo tempo que a fuselagem oscila de um lado para o outro. Com uma cauda convencional, a solução seria aumentar a estabilidade direcional aumentando a área da cauda vertical. Esta não é uma opção para uma cauda em V, pois reduzir o ângulo 'V' para dar mais área de cauda 'vertical' também aumenta o efeito diedro e, portanto, não corrige o problema. Na verdade, a solução usual é uma 'cauda em Y' que adiciona uma pequena superfície de cauda vertical fixa para melhorar a estabilidade direcional.

Efeitos parasitas

Estamos familiarizados com a guinada adversa, a tendência de o nariz de uma aeronave desviar-se da direção da inclinação ao rolar (causada principalmente por uma diferença no arrasto em cada asa devido à deflexão do aileron). A resposta usual da pilotagem à guinada adversa é aplicar leme para neutralizar o momento de guinada, mas com uma cauda em V, o ato de aplicar leme para neutralizar a guinada gera um momento de rolamento que tenta rolar a aeronave para fora da curva, ou seja, rolamento adverso .


Esse efeito adverso é demonstrado na imagem acima (em verde), ao mesmo tempo que é dado o comando de leme induzindo o avião para o lado desejado é também aplicada uma força de torção (parecida com a do aileron) isso faz com que o avião guine para dentro da curva. 

Construção da Cauda em V

Apesar de ser aparentemente simples, a construção da cauda em V requer alguns cuidados, dentre eles o angulo de abertura, consideramos que quanto mais aberto este angulo mais teremos o comando de profundor, quanto mais fechado teremos o comando de leme, veja a tabela:


AnguloDescrição
90°Ideal para modelos sem aileron e asa poliédrica  pois o comando de leme fica bem evidente.
100°Um bom meio termo para maioria dos casos, exerce um bom equilíbrio entre os comandos de profundor e leme, ideal para modelos de competição onde se deseja um pouco mais de comando e menos efeitos parasitários.
110°O preferido dos construtores, neste caso a cauda em V mostra suas maiores qualidades mesmo que os efeitos parasitários sejam mais evidentes. Muito utilizando em modelos com diedro e asa reta.   Nesse  angulo podemos ter uma área menor, então, menos arrasto.





Outro ponto de atenção importante é o formato das aletas, efeitos não desejáveis podem se acentuar no caso de cada escolha, temos opções de aletas elípticas, trapezoidais, retangulares... Aqui temos escolhas estéticas e aerodinâmicas. Uma boa escolha é a elíptica, veja:


Nesta opção temos uma concentração maior da pressão aerodinâmica na parte central, isso evita os efeitos parasitas e o arrasto, além de ser uma boa opção estética. 

  

Configuração da Cauda em V

A animação a seguir demonstra claramente as configurações possíveis e o efeito que cada uma. 





Combinado, Estabilização e Controle de Pitch e Yaw

    Durante o enroscamento térmico (giro), uma cauda em V é usada com um ângulo de inclinação de, digamos, 30 ° ..45 °. Portanto, sua asa "externa" é direcionada quase de cima para baixo e, portanto, age como um estabilizador vertical padrão e a asa "interna" age como um estabilizador de inclinação padrão .

Comparação entre  V-Tail / T-Tail / Standard Tail

Eu sei, essa discussão nunca vai acabar; muitas preferências pessoais estão envolvidas.

TopicoV-TailT-TailStandart TailObservações
Peso
LevePesadoNormalUma boa razão para tentar caudas em V com aeromodelos
Resistência
BoaNormalFracaPara pousar em grama alta, uma cauda em V é a melhor escolha para um aeromodelo
ArrastoBoaNormalNormalA vantagem de arrasto da cauda em V não é tão boa como costumamos dizer
Estabilidade estática
Limitada
NormalNormal
A cauda em V, quando projetada de acordo com as regras descritas aqui, produzirá a mesma estabilidade de inclinação estática como as outras caudas. Mas sua capacidade de evitar estol ou tuck down repentino é limitada quando o avião escorrega.
Manobrabilidade
LimitadaBoaÓtimaEu nunca o escolheria para um avião acrobático.
Redundância
Sim
Não
Não
Na perda de um dos dois servos o comando de profundor é preservado. Em outras caudas caso o profundor tenha problemas o resultado pode ser catastrófico  

Finalizando

Não queira que um Vtail tenha o mesmo resultado que outros tipos de caudas, isso é realmente impossível. Muito se discute se ela é melhor ou pior, isso também é difícil de afirmar. Não é apenas pegar um modelo com cauda standart e muda-la para V-Tail "Só pra ver". Existem outros pontos a serem considerados na construção do modelo.

O fato é  que novas fronteiras de possibilidades são abertas com um bom dialogo entre o piloto e a aeronave e um constante aprendizado. 


Referencias


https://www.fmsg-alling.de/wp-content/uploads/2013/09/V-Leitwerke.pdf

https://ultralightdesign.wordpress.com/2017/11/28/to-v-or-not-to-v/


Fábio Alberti


0 comentários

Calendário de Eventos 2021

Próximo evento:

10 e 11/05 - Copa Catarinense de Mini Térmicos

Completo!