Estabilizador vertical único (F-16) vs duplo (F-35)

Por que o F-35 possui dois estabilizadores verticais, embora tenha apenas um motor, enquanto o F-16 também é um caça monomotor, mas tem apenas um único estabilizador?

São dois os principais motivos: (1) furtividade e (2) controle aerodinâmico aprimorado.

(1) Furtividade: Ter dois estabilizadores ou “caudas” verticais inclinadas para baixo significa que um radar no horizonte, no aspecto lateral do jato, não verá uma grande placa plana refletindo fortemente suas ondas. Em vez disso, as caudas inclinadas irão lançar essa energia no solo, diminuindo assim a assinatura radar (RCS) da aeronave no aspecto lateral.

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A cauda dupla inclinada diminui o RCS lateral.

As duas caudas verticais também ajudam a mascarar o bocal de exaustão do motor a partir do aspecto lateral. O bocal é a principal fonte de emissão IR na aeronave.

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A cauda dupla ajuda a mascarar o bocal de exaustão. 

(2) Controle aerodinâmico aprimorado: O F-35C precisa ser capaz de voar em “baixa velocidade” para pousar em segurança nos porta-aviões. Para fazer isso, e também para torná-lo mais manobrável, o jato precisa ser capaz de atingir e manter o controle em elevados ângulos de ataque (angle of attack – AoA), também conhecido como “alfa” (capacidade de apontar o nariz da aeronave em uma direção diferente do deslocamento da mesma).

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O F-35C necessita de autoridade em baixas velocidades.

Se você tem uma cauda única, depara-se com um problema em que a fuselagem e as asas essencialmente impedem que o ar atinja seu estabilizador vertical em elevados ângulos de ataque. Isso significa que você vai perder autoridade e estabilidade, já que o estabilizador vertical e seu leme atuam no movimento de guinada (giro sobre o eixo vertical), evitando que a aeronave “derrape” no ar.

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Em AoA elevado a fuselagem forma uma “sombra”. 

O “problema” é ainda mais acentuado em aeronaves com enormes asas em delta, que formam uma enorme “sombra” sobre a cauda vertical. Aeronaves como o Typhoon, com enormes asas em delta, possuem originalmente ângulo de ataque inferiores ao do F-16, que já possui um alfa relativamente tímido.

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Grandes asas em delta maximizam a sombra sobre a cauda.

Com dois estabilizadores verticais, você pode colocá-los mais próximos da borda da fuselagem, fugindo assim de sua “sombra”. Além disso, em aeronaves como o F-35, F/A-18 e F-22 os lemes verticais ficam essencialmente entre as asas e os profundores, permitindo que em manobras agressivas o ar entre essas duas superfícies alcancem os mesmos.

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A cauda dupla ajuda a tocar o fluxo de ar lateral. 

As LERX (leading-edge root extension ou extensão do bordo de ataque) podem energizar o fluxo de ar ao criar vórtices, que por sua vez direcionam o ar para as superfícies de controle do avião (incluindo o leme vertical), mas é muito mais difícil para esses vórtices atingirem o meio da fuselagem (onde existe uma única cauda) do que apenas a raiz das asas ou os lados da fuselagem (onde existe a cauda dupla).

Enquanto caças com cauda vertical única estão majoritarimanete limitados a um ângulo de ataque de aproximadamente 30°, o F-35, por exemplo, é capaz de atingir um ângulo de ataque controlado de 50°. A única forma de uma aeronave superar o AoA proporcionado por uma cauda dupla é com a adoção do empuxo vetorado.

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O F-35 pode manter o controle a até 50° de AoA.

O AoA sozinho não define a manobrabilidade de uma aeronave, mas é um dos parâmetros tomados. Um caça com elevado AoA tende a possuir bom desempenho em curva instantânea e principalmente em baixas velocidades. Um oponente com elevado AoA e armado com mísseis HOBS + capacete HMD torna-se no mínimo competitivo em um dogfight.

Resumo

Os estabilizadores duplos, ou cauda dupla, ajudam a manter a autoridade da aeronave em baixas velocidades e elevados AoA. Nas aeronaves stealth o mesmo também permite diminuir a assinatura radar e IR no aspecto lateral. O projeto de qualquer aeronave irá realizar um compromisso entre o aumento de peso e os benefícios inerente à cauda dupla, de modo que em um caça stealth a mesma torna-se a única solução capaz de cumprir os requisitos de furtividade.

 

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