На каком расстоянии должен быть вертикальный стабилизатор от передней кромки основных крыльев?

Ориентиром является не передняя кромка, а центр тяжести (ЦТ), который находится чуть дальше назад.

Способность плавника создавать момент рыскания пропорциональна его площади.$A$и его расстояние$l$за ЦГ. Следовательно, она также пропорциональна их произведению. Это единицы$L^3$поэтому он известен как объем хвоста$V$:

$V = A.l$

Таким образом, чем ближе плавник к ЦТ, тем больше он должен быть. С другой стороны, чем меньше плавник, тем дальше вы должны его вытянуть.

На практике все, что находится перед килем, обычно это фюзеляж и/или крыло, может повлиять на воздушный поток над ним и снизить его эффективность. Это особенно важно при больших углах атаки, например, при взлете или посадке, и по этой причине часто добавляется дополнительная высота.

Однако очень высокий плавник также создает сильный момент качения, что может вызвать неудобные проблемы со стабильностью, такие как голландский крен.

На сверхзвуковых скоростях давление над задней частью крыла и фюзеляжем падает, что снижает эффективность киля. Однако давление под ними увеличивается, поэтому нижние ремни становятся очень эффективными для их размера.

Размещение очень большого плавника выше и ближе к основному крылу — это худшее, что вы можете сделать.

Оптимальное расстояние назад зависит от многих конструктивных факторов, но обычно составляет от половины до трех четвертей размаха, хотя для сверхзвуковых самолетов оно может быть больше.

Ответ зависит от многих факторов. Самый главный: для чего нужно вертикальное оперение? Это будет сочетание нескольких функций, и самая насущная потребность будет определять его размер и расположение:

1. Противодействие асимметричной тяге в многодвигательных самолетах. Со всеми работающими двигателями B-52 по-прежнему летает, даже если его вертикали почти нет .
2. Обеспечьте демпфирование рыскания. Для самолетов АОН колебание рыскания должно затухать до одной десятой своей первоначальной величины не более чем за семь циклов. Так как демпфирование растет пропорционально квадрату расстояния от хвоста до центра тяжести, в то время как мощность управления растет только линейно, вам следует сместить хвост дальше назад, если вам нужно большее демпфирование.
3. Вывести самолет из штопора . Здесь важно, чтобы часть вертикали была открыта воздушному потоку даже при очень больших углах атаки. Это означает, что вертикальное оперение должно располагаться немного впереди горизонтального оперения, либо используется Т-образное оперение.
4. Противодействие неблагоприятному рысканию : здесь соотношение сторон крыла определяет, насколько вертикаль должна быть смещена назад. Более тонкие крылья требуют большего расстояния между центром тяжести и вертикальным оперением.

Как видите, расположение относительно передней кромки крыла не имеет значения. Измерьте расстояние до центра тяжести и дайте ему увеличиться с размахом крыла. Начните с 40% размаха (для дельтапланов может быть 30% размаха), определите его для мощности управления и увеличьте расстояние, если демпфирования недостаточно. Добавьте некоторый запас для двигателей, установленных на крыле.