Estabilidad (I)

Siempre se ha dicho que la estabilidad es algo deseable, pero en aviación la estabilidad puede significar que el avión no pueda ser gobernado, simplemente porque cueste sacarlo de ese estado de estabilidad. Por otro lado un avión inestable corre el peligro de entrar en un estado de descontrol del que no se pueda salir. Para entender lo que se entiende por estabilidad es necesario echar un vistazo a los siguientes gráficos.

En el primer ejemplo la bola tenderá a no moverse (gran estabilidad). En el segundo ejemplo se considera que la bola está en reposo, pero cualquier fuerza puede ponerla en movimiento, es lo que se denomina estabilidad neutral. El tercer ejemplo es unas situación clásica de inestabilidad. Los aviones convencionales rotan a través de su centro de gravedad. Debajo se pueden ver los tres ejes básicos (lateral, longitudinal y normal) de un avión convencional que pasan por este centro de gravedad.

Cuando nos referimos a los aeroplanos hablamos de estabilidad longitudinal, estabilidad lateral y estabilidad direccional. Con un vistazo a los siguientes gráficos se puede entender perfectamente.

Elevators

The primary purpose of elevators is to provide pitch control about the lateral axis  

 Al empujar la columna de control hacia adelante, el elevador se mueve hacia abajo, lo que produce una fuerza aerodinámica que actúa sobre el plano de cola en una dirección hacia arriba, lo que hace que la aeronave se incline hacia abajo. Tirar de la columna de control hacia atrás tiene el efecto inverso y hace que la aeronave se incline hacia arriba. Los ascensores no producen ningún efecto secundario real en una aeronave, aunque los cambios en la actitud de inclinación dan como resultado cambios en los ángulos de ataque y, por lo tanto, en la velocidad del aire.

La Incidencia Variable (VI) Cola

Esto se usa en algunas aeronaves como una alternativa, y algunas veces además, para recortar las pestañas. Al variar adecuadamente la incidencia del plano de cola, se pueden equilibrar las fuerzas fuera del ajuste según sea necesario. El plano de cola VI es generalmente más efectivo que las pestañas con números de Mach altos. Su método de operación suele ser eléctrico; siendo el control un interruptor que está cargado por resorte en una posición central de apagado.

El todo-movimiento (losa) o cola voladora

En los números altos de Mach el ascensor pierde mucho de su efectividad Esta pérdida de efectividad es la causa de una disminución seria en la precisión con la que se puede controlar la trayectoria de vuelo y en la maniobrabilidad. Para superar esta deficiencia, se puede hacer que el plano de cola sirva como la superficie de control principal para el control en el plano de cabeceo. Cuando se hace esto, se suele emplear alguna forma de asistencia de potencia para superar las fuerzas más altas necesarias para mover el plano de cola en vuelo. Con la cola voladora, el control completo y preciso se mantiene en todos los números y velocidades de mach. El movimiento hacia adelante de la columna de control aumenta la incidencia del plano de cola para obtener la fuerza ascendente necesaria para bajar la nariz. En algunos aviones, el ascensor se retiene y está vinculado al plano de cola de tal manera que el movimiento del plano de cola hace que el ascensor, en virtud de su enlace, se mueva en la dirección habitual para ayudar a la acción del plano de cola. Cuando no se utiliza ningún elevador, el conjunto se conoce como plano de plano de losa.

Alerones

El propósito principal de los alerones es proporcionar control de balanceo sobre el eje longitudinal

Cuando la columna de control se mueve hacia la derecha, los alerones se mueven en direcciones opuestas en cantidades iguales; el alerón derecho se desvía hacia arriba, y el alerón izquierdo se desvía hacia abajo. Esto altera localmente la forma del ala donde se unen los alerones. En vuelo, esto produce una fuerza aerodinámica hacia abajo en el ala derecha y una fuerza aerodinámica hacia arriba en el ala izquierda, lo que hace que la aeronave gire hacia la derecha. Cuando la columna de control se mueve hacia la izquierda, se producen los efectos inversos.

En principio, un movimiento hacia abajo del alerón provoca un aumento en el ángulo efectivo de ataque y un aumento correspondiente en la elevación, mientras que un movimiento hacia arriba del alerón causa una reducción en el ángulo efectivo de ataque y una disminución en la elevación. La diferencia de elevación entre las dos alas produce el momento de balanceo necesario.

Además de los cambios en la elevación, la desviación de los alerones también provoca variaciones en la resistencia al arrastre. El alerón descendente produce un predominio del arrastre inducido, mientras que el alerón ascendente produce un predominio del arrastre de perfil. A velocidades lentas, el aumento del arrastre es mayor en el alerón descendente que en el alerón ascendente y el avión se desvía en dirección opuesta al rodillo

El plano de cola


El plano de cola es capaz de suministrar la fuerza necesaria para equilibrar cualquier momento de lanzamiento residual porque se ubica a cierta distancia del centro de gravedad de la aeronave y tiene un brazo de gran momento. Por esta razón, el área del plano de cola y la fuerza de elevación posterior solo necesitan ser pequeñas, en comparación con la fuerza de elevación producida por el plano principal. Si el momento de cabeceo general es de punta, como suele ser el caso, el plano de cola proporcionará una fuerza aerodinámica hacia abajo (carga descendente). Cuando existe un momento de inclinación total hacia arriba, el plano de cola proporcionará una fuerza aerodinámica ascendente (carga). Durante algunas fases del vuelo, el momento de corrección proporcionado por el plano de cola puede ser insuficiente para contrarrestar los momentos de desequilibrio que existen. En este caso, la capacidad de elevación del plano de cola debe aumentarse y esto se logra alterando la posición del elevador para proporcionar una fuerza hacia arriba o hacia abajo. En otras aeronaves, la posición real del plano posterior es ajustable para mantener el vuelo nivelado. Al producir esta fuerza a cualquier velocidad aérea, una aeronave experimentará un aumento en el arrastre, conocido como Trim Drag