¿El centro de elevación tiene que estar alineado con el centro de masa?
Imagina 2 planos teóricos, A y B, que se muestran en la imagen de abajo. El centro de masa es amarillo y el centro de elevación es azul. ¿Funcionarían el plano A y el plano B tan bien como un avión con el centro de sustentación en línea con el centro de masa o no?
Respuestas
En mi opinión, la posición vertical del centro de gravedad (CG) es insignificante. En primer lugar, la variación será muy pequeña. Entre un avión con plomo en la parte inferior de la carga y un avión con todos los pasajeros en la cubierta superior, el CG no se moverá tanto. Y estadísticamente, el CG probablemente estará algo alrededor de la línea central del fuselaje. Entonces, sí, las fuerzas de arrastre y el empuje del motor podrían crear un pequeño momento de cabeceo, pero el apalancamiento solo será de unas pocas pulgadas al máximo, por lo que el momento será muy pequeño en comparación con el momento de cabeceo de la gravedad VS elevación resultante de la distancia horizontal entre CG y CP.
Al final, la pregunta es algo similar a: "¿qué es mejor aviones de ala baja o alta?". Por un lado, el CG está por encima o cerca de las alas y, por otro lado, muy por debajo del ala. Ambos funcionan bien y solo requieren pequeñas variaciones de diseño para la estabilidad aerodinámica.
Lo que falta en el diagrama es la representación vectorial del centro de elevación. A diferencia del centro de masa, que es solo un punto dentro del avión. el centro de sustentación o el centro aerodinámico, no tiene sentido a menos que también muestre la dirección en la que actúa la suma vectorial de todas las fuerzas aerodinámicas. No puede saber si la fuerza aerodinámica está "en línea" con el centro de masa a menos que sepa qué dirección en la que actúan las fuerzas aerodinámicas. Por ejemplo, si la suma vectorial de todas las fuerzas aerodinámicas está actuando a través del punto azul pero apuntando directamente hacia atrás, entonces su extensión pasará por encima o por debajo del punto amarillo (CG) en función de dónde esté el azul el punto está ubicado verticalmente. En ambas ubicaciones para el punto azul, si el vector de fuerza aerodinámica está orientado de modo que pase A TRAVÉS del punto amarillo,NO habrá momento de cabeceo, sin importar dónde se ubique verticalmente.
Dado que en la mayoría de las aeronaves, el centro aerodinámico está detrás del CG, y en vuelo normal recto y nivelado, el vector debe, por supuesto, apuntar hacia arriba y ligeramente hacia atrás (debido al componente de arrastre), la posición vertical del centro de presión tendrá sólo un impacto menor en el margen estático. El término "margen estático" se utiliza a menudo para describir este fenómeno. Es una medida de la distancia entre la extensión del vector de fuerza aerodinámica y la posición del centro de masa. Cuanto menor es el margen estático (cuanto más cerca está el vector del CG), menos estable es la aeronave y más las fuerzas de corte son necesarias para mantenerlo en equilibrio.