Cola fueraborda

Una cola externa es un tipo de cola o empenaje de aeronave que se divide en dos, con cada mitad montada en un brazo corto justo detrás y hacia afuera de cada punta de ala . Consta de estabilizadores horizontales externos ( OHS ) y puede incluir o no estabilizadores verticales adicionales montados en brazos (aletas). Los diseños OHS a veces se describen como una forma de aeronave sin cola .

Las superficies de cola exteriores están colocadas de manera que interactúen constructivamente con los vórtices de las puntas de las alas para reducir significativamente la resistencia aerodinámica, sin causar dificultades estructurales o de manejo excesivas.

La cola externa se ubica fuera de las puntas de las alas principales. Aunque a veces se la describe como sin cola , la configuración de cola externa difiere de un ala sin cola en que el estabilizador horizontal es discontinuo con respecto a la superficie del ala principal, generalmente ubicado más atrás y requiriendo un brazo corto para sostenerlo. Si el ala es en flecha, el brazo puede ser muy corto y la parte delantera de la cola puede superponerse a la parte trasera del ala. La cola consta de estabilizadores horizontales externos (OHS) y puede incluir o no estabilizadores verticales adicionales montados en brazos (aletas).

La punta de un ala normal genera un vórtice de estela significativo, debido a una corriente ascendente de aire que se extiende desde abajo y luego se desplaza hacia la región de baja presión situada sobre la superficie del ala. Estos vórtices pueden disipar cantidades importantes de energía, aumentando así la resistencia aerodinámica.

En la configuración de cola exterior, las superficies de la cola se posicionan de manera que interactúan constructivamente con el flujo ascendente detrás de las puntas de las alas y, con un diseño cuidadoso, pueden reducir significativamente la resistencia para mejorar la eficiencia, sin disminuir las cualidades de manejo ni aumentar indebidamente las cargas estructurales sobre el ala. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

En comparación con un ala en flecha sin cola de envergadura similar, la cola exterior tiene un brazo de palanca mayor que si estuviera unida directamente al ala, mientras que el ala no necesita inclinarse hacia atrás tan bruscamente como para tener efectos secundarios indeseables. ^{[ 3 ]}

Los elevadores exteriores también pueden utilizarse como alerones secundarios, aumentando así el área de control efectiva. Esto reduce la variación de la carga sobre el ala durante maniobras críticas como el aterrizaje y permite una mayor carga de diseño para el ala. Esto, a su vez, permite mayores márgenes de seguridad durante el aterrizaje. ^{[ 3 ]}

Las aletas de cola verticales tradicionalmente proporcionan estabilidad y control direccional. En configuración externa, también pueden mejorar el flujo de aire y contribuir a la eficiencia general, de manera análoga a los winglets . ^{[ 4 ]}

La configuración fue patentada por primera vez en 1942 por el diseñador francés Robert Aimé Robert. ^{[ 5 ]} Fue desarrollada durante la Segunda Guerra Mundial por los diseñadores alemanes Richard Vogt y George Haag en Blohm & Voss . Para probar el sistema de control propuesto, Škoda-Kauba adaptó el diseño del V-6 como el SK SL6 en 1944. ^{[ 6 ]}

Blohm & Voss incorporó entonces el diseño a la propuesta del caza P 208 con motor de hélice propulsora. Aunque no se adoptó, análisis modernos han demostrado que habría sido viable. ^{[ 1 ]} B&V produjo una serie de estudios de diseño y propuestas de proyectos para cazas a reacción similares. ^{[ 7 ]} Estos incluyeron el P 209.01 , el P 210 y el P 212. [ ^{8 ] B} &V finalmente recibió un pedido para el caza todo tiempo P 215 apenas unas semanas antes de que terminara la guerra, por lo que nunca se construyó. ^{[ 9 ]}

Durante finales de la década de 1950 y principios de la de 1960, los ingenieros de la NASA (anteriormente NACA) reinvestigaron los principios de la cola exterior como parte de su programa de investigación sobre configuraciones de diseño para el vuelo supersónico. Realizaron análisis y pruebas de modelos en túnel de viento a velocidades subsónicas y supersónicas. ^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]} Vought estudió la disposición para su proyecto de diseño ADAM V/STOL. ^{[ 5 ]}

JAC Kentfield y sus colegas de la Universidad de Calgary , Canadá , realizaron estudios más extensos a partir de la década de 1990. ^{[ 1 ]}

Burt Rutan, de Scaled Composites, se interesó en la configuración por su potencial como estabilizador de geometría variable en un avión espacial. Durante la reentrada atmosférica desde el espacio, la cola giraría verticalmente para estabilizar el avión, mientras que el resto permanecería horizontal pero caería casi verticalmente. Su primer prototipo, el SpaceShipOne de Scaled Composites, despegó en 2003. ^{[ 2 ]} Desde entonces, también ha volado en el SpaceShipTwo mejorado y en el futuro SpaceShip III .

La cola exterior también se considera un complemento natural para el concepto FanWing y se realizó un vuelo de un modelo en 2011. ^{[ 15 ] [ 16 ]}