El dimensionamiento de las superficies en un avión está dictado por consideraciones aerodinámicas, de estabilidad y CG. En igualdad de condiciones, le gustaría una superficie más pequeña porque ofrecerá un área mojada menor y, por lo tanto, menor resistencia.
Aproximadamente al mismo tiempo en 1986 que Beech reveló públicamente el diseño de su nave espacial , la firma italiana de Piaggio, trabajando con Gates Learjet, anunció el Avanti , otro impulsor de doble turbohélice de configuración novedosa y aún más desconcertante. Presentaba no solo la superficie de canard ahora aparentemente obligatoria en el frente, sino también una superficie de cola horizontal tradicional en el extremo posterior.
El Avanti resultó ser profético, ya que la línea de hermanos de Starship que Beech está desarrollando ahora consiste en aviones configurados de esta manera: aviones de tres superficies, como se los ha llamado.
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▲ Piaggio Avanti
▲ Piaggio Avanti – frente. El Avanti P.180 fue desarrollado por Piaggio para combinar el rendimiento del jet con la economía de turbohélice. Con sus tres superficies de elevación (la cola en T, el ala principal y el ala delantera) y la espaciosa capacidad de asientos de seis a nueve pasajeros, el Avanti tenía la velocidad, la eficiencia operativa y la comodidad comparables para competir contra la mayoría de los turborreactores medianos. La ubicación del ala a popa fue un concepto de diseño elegido al principio del proyecto. Centrar el ala a través del fuselaje redujo la resistencia, y su colocación en popa redujo la proximidad del ruido del motor a la cabina. Sin embargo, el fuselaje pesado de la nariz resultante requirió la superficie de elevación adicional de un ala delantera.
Este enjambre de superficies, aparentemente en conflicto con la noción fundamental del diseño del fuselaje de que cuanto menos y más simples sean las partes, mejor, se debe a las demandas conflictivas de estabilidad, control y reducción de la resistencia.
Un avión convencional se balancea sobre su estilo de balancín de ala, y la actitud de cabeceo se mantiene gracias a una superficie de cola que deriva su autoridad en parte de su largo brazo de palanca. La superficie de la cola en sí es mucho más pequeña que el ala.
En el control de cabeceo, el peor de los casos suele ser un aterrizaje con CG hacia adelante y flaps completos: todas las fuerzas tienden a tirar de la nariz del avión hacia abajo. La cola horizontal sola proporciona una fuerza de equilibrio hacia abajo en el otro extremo del balancín.
Esa fuerza descendente no está exenta de costos: el ala debe proporcionar elevación adicional para cancelarla.
Si realmente hay una penalización de arrastre inevitable asociada con una descarga de cola es un punto discutible; pero la mayoría de los diseñadores parecen asumir que existe.
En cualquier caso, empujar la cola hacia abajo debe afectar la velocidad de pérdida.
En un avión de canard, el punto de equilibrio está entre el ala y el canard, cerca del “centro de gravedad de las áreas” de las dos superficies.
Al igual que el ala, la superficie del canard produce elevación. De hecho, las dos superficies juntas equivalen a un “ala distribuida”.
El canard también tiene una segunda tarea: proporciona control de tono.
Para este fin, consiste en una superficie de sustentación de gran altura y, por lo general, una aleta de control ranurada y potente.
▲ Piaggio Avanti: muestra canard con solapas.
Debido a que el ala de popa de un avión Canard se encuentra detrás del centro de gravedad, complementando su elevación mediante el despliegue de aletas de gran altura produce un momento de cabeceo más fuerte que el que ocurriría en un avión convencional.
Para superar esto, se requiere aún más elevación del canard.
Finalmente, el canard está sobrecargado.
No sirve de nada agrandarlo ; eso simplemente obligaría al CG a avanzar, acortando el brazo de palanca del canard y haciendo que la situación de recorte de tono sea peor que mejor.
La gran dificultad de la configuración de canard puro es que exige coeficientes de elevación cada vez más altos desde la superficie delantera.
Hay un límite de lo que se puede lograr en ese departamento, aunque John Roncz, especialista en perfiles aerodinámicos de Beech, ya había hecho más de lo que parecía posible. La barba de Beech Starship varió su ángulo de barrido para equilibrar el efecto de cabeceo de sus aletas.
▲ Beech Starship
▲ Triste final del Beech Starship 2000: esperando al incinerador, Arizona, EE. UU., Marzo de 2004. La producción se detuvo en 1995 cuando las ventas no coincidieron con las proyecciones.
Por cierto, ninguno de los dos aviones tuvo éxito en el mercado.