Die horizontalen Stabilisatoren können länger sein, sie müssen nur nicht länger sein als sie sind.

Jeder zusätzliche Quadratzoll wird Fügen Sie induzierten Widerstand und parasitären (Form / Profil) Widerstand hinzu, der Treibstoff kostet, damit sie nicht größer als nötig gemacht werden, um eine angemessene Kontrolle über das Flugzeug zu gewährleisten.

Bei den meisten Flugzeugen sind die horizontalen Flächen im Heck horizontale Stabilisatoren. Diese Oberflächen bieten tatsächlich einen negativen Auftrieb, der den Schwerpunkt vor dem Mittelpunkt der Auftriebskraft ausgleicht. Dieses Kräfteverhältnis sorgt auf einfache Weise für natürliche Stabilität, weshalb es sowohl für große als auch für kleine Flugzeuge Standard ist. Natürlich wirkt dieser negative Auftrieb gegen den Hauptflügel, wodurch der Luftwiderstand erhöht wird, sodass diese Oberfläche so klein wie möglich gehalten wird, um eine ausreichende Stabilität bei möglichst geringem Luftwiderstand zu gewährleisten.

Es wird ein Flugzeuglayout genannt Tandemflügel, bei dem zwei Flügel in einer Tandemkonfiguration nach oben heben.

Die Heckflächen eines Flugzeugs werden auch als "Leitwerk" bezeichnet, ein Begriff, der aus dem französischen Wort für das Befiederung eines Pfeils stammt. Der Begriff gibt somit den Zweck an. Die horizontalen und vertikalen Stabilisatoren sind genau das, Stabilisatoren. Ihr Zweck ist es, den Rumpf des Flugzeugs im Einklang mit dem relativen Wind zu halten, der durch das Flugzeug verursacht wird, das sich durch die Luft bewegt. Ohne sie könnte das Flugzeug leicht in einen Seitenschlupf oder einen Sturz geraten. Sie bieten auch eine Pitch- und Gierkontrolle, indem sie den relativen Wind nach oben oder unten lenken und den gegenteiligen Effekt auf die Flugzeugzelle haben (Newtons drittes Gesetz).

Sie sollen keinen Auftrieb erzeugen, um der Schwerkraft entgegenzuwirken, und in vielen Fällen In diesen Fällen bewirkt der horizontale Stabilisator genau das Gegenteil und erzeugt eine Abwärtskraft auf die Rückseite des Flugzeugs durch eine Kombination aus negativer Steigung und "Abwaschen" der Luft von den Tragflächen. Dies hält die Nase während des Vorwärtsfluges hoch und gleicht eine leicht nasenlastige Gewichtsverteilung aus, die wiederum wünschenswerte Flugeigenschaften wie die Tendenz zum Absenken in einem Stall bietet (wenn Sie vom Himmel fallen, Sie Sie können auch in eine Haltung fallen, die einen niedrigen Anstellwinkel wiederherstellt und somit das Potenzial für eine Wiederherstellung bietet.

Daher sind sie in einer herkömmlichen Konfiguration nicht größer als sie sind, weil sie es sind muss nicht sein. Ein größerer horizontaler Stabilisator erhöht den Luftwiderstand aufgrund der größeren Oberfläche und des größeren Volumens der verdrängten Luft ohne wirklichen Gewinn. Möglicherweise könnte die Steuerfläche vergrößert werden, aber es gibt eine Grenze, wie groß sie sein können, bevor die Kräfte, die in einer ausgelenkten Position auf die Steuerfläche wirken, die Materialfestigkeit der Steuerfläche oder der Flugzeugzelle überschreiten. Schon vorher machen größere Steuerflächen das Flugzeug empfindlicher für Stick / Joch-Eingaben, was für ein Kampfflugzeug oder Kunstflugflugzeug nützlich ist, aber möglicherweise tödlich für ein Flugzeug, das für die Verwendung durch den "Jedermann" -Piloten entwickelt wurde.

Wie bereits erwähnt, können sie sein, sind es aber nicht, um den Luftwiderstand zu verringern.

Im Allgemeinen sind die horizontalen Stabilisatoren in der gegenwärtigen Flugzeuggeneration kleiner als ihre Vorgänger. Dies ist ein Ergebnis der Fortschritte bei der Konstruktion des Flugzeugs mit der Einführung von Fly-by-Wire-Systemen.

Die horizontalen Stabilisatoren sind so ausgelegt, dass sie dem Flugzeug Stabilität verleihen, indem sie ein negatives em geben > Pitching-Moment. Der Flugzeugflügel an sich ist instabil. Wenn Auftrieb erzeugt wird, neigt sich der Flügel, wodurch der Anstellwinkel vergrößert und der Auftrieb erhöht wird. Dieser Vorgang dauert an, bis der Flügel blockiert. Der horizontale Stabilisator ist effektiv ein kleinerer Flügel, der sich auf der anderen Seite des Schwerpunkts in größerer Entfernung befindet und dieses Nickmoment des Hauptflügels negiert.

Im Grunde erzeugt der horizontale Stabilisator also ein positiver Auftrieb , aber ein negatives Nickmoment . Je größer der horizontale Stabilisator ist, desto höher ist der Auftrieb und die Stabilität, aber auch der Luftwiderstand.

Eine Möglichkeit, den Luftwiderstand zu verringern, besteht darin, einen kleineren horizontalen Stabilisator zu haben. Dies verringert jedoch die Stabilität und erfordert, dass sich der Pilot kontinuierlich anpasst die Kontrollen, um das Flugzeug zu fliegen. Die Einführung computergesteuerter Steuerungen (Fly-by-Wire-Systeme) führte jedoch dazu, dass das Flugzeug instabil sein konnte, wobei der Computer die Steuerungen kontinuierlich anpasste, um einen stabilen Flug zu erreichen.

Infolgedessen wurde das Flugzeug entworfen Nach den 90er Jahren gibt es meistens Fly-by-Wire-Steuerungssysteme mit kleineren horizontalen Stabilisatoren, was zu weniger Luftwiderstand und geringerem Kraftstoffverbrauch führt.

Vergleichen Sie beispielsweise die horizontalen Stabilisatoren von DC10 und MD11.

^{Quelle: Boeing 757 Maya sup>}

Der MD11 basierte auf DC10 mit gestrecktem Rumpf und vergrößerter Flügelspannweite, jedoch mit einem kleineren Leitwerk. Dies wurde unter Verwendung eines (teilweise) computergesteuerten horizontalen Stabilisators erreicht. Wie aus dem Bild ersichtlich, war der horizontale Stabilisator im MD11 kleiner als im DC10, obwohl das Flugzeug größer war.

Der Grund für kleinere horizontale Stabilisatoren besteht darin, Gewicht und Luftwiderstand zu reduzieren. Dies wird hauptsächlich durch die Verwendung computergesteuerter Steuerflächen erreicht. Weil der kleinere Stabilisator die Stabilität lockert, obwohl er aufgrund des längeren Momentarms möglicherweise genügend Kontrolle hat:

Entspannte Stabilitätsdesigns sind nicht auf Militärjets beschränkt. Der McDonnell Douglas MD-11 verfügt über ein entspanntes Stabilitätsdesign, das implementiert wurde, um Kraftstoff zu sparen. Um die Stabilität für einen sicheren Flug zu gewährleisten, wurde ein LSAS (Longitudinal Stability Augmentation System) eingeführt, um den relativ kurzen horizontalen Stabilisator des MD-11 zu kompensieren und sicherzustellen, dass das Flugzeug stabil bleibt. Es gab jedoch Vorfälle, in denen die entspannte Stabilität des MD-11 eine "Inflight-Störung" verursachte.

Concorde-Designer verfolgten einen anderen Ansatz: Sie entfernten die horizontalen Leitwerke, um den Luftwiderstand so gering wie möglich zu halten.

Alle unnötigen Dinge (Pod / Pylon / etc.) an der Außenseite des Rumpfes oder darunter Die Flügel erhöhen den Luftwiderstand, auch ohne Auftrieb zu erzeugen.

Ein weiteres historisches Beispiel ist der MD-11, die Weiterentwicklung des DC-10. Wenn Sie bemerken, hat die MD-11, auch wenn sie länger und schwerer ist, kleinere Leitwerke für eine bessere Reiseleistung.

Das horizontale Leitwerk kann länger sein. Um den Heckbereich konstant zu halten, wird der Akkord entsprechend reduziert. Das höhere Seitenverhältnis des Hecks würde zu einem höheren Wurzelbiegemoment führen, daher eine schwerere Konstruktion. Ein höheres Seitenverhältnis verringert den induzierten Widerstand, der im Hauptflügel sehr wünschenswert, im Leitwerk jedoch von untergeordneter Bedeutung ist. Der induzierte Luftwiderstand ist proportional zum Auftrieb, und die Auftriebserzeugung des Leitwerks wird ohnehin minimiert, um einen minimalen Trimmwiderstand zu erzielen.