¿Por qué tenemos que alabear en un viraje?
A mi me mujer lo de viajar en avión no le gusta nada (ya se sabe, en casa del herrero...). Una de las cosas que más le afectan es ver (y sentir) como se inclina el avión en un alabeo para iniciar un viraje. Se pone mala. La pregunta que me hace es muy común entre las personas que no están muy metidas en este mundillo, la pregunta es buena y tiene mucha lógica desde su punto de vista.
Mi mujer sabe perfectamente (porque se lo he explicado muchas veces, aunque no le importa) que el avión tiene tres ejes que pasan por el centro de gravedad de la aeronave. También sabe que la cola del avión tiene una superficie de control que sirve precisamente para actuar sobre el eje vertical cambiando el morro del avión de posición (la famosa guiñada). Y ahí viene la pregunta ¿por qué no podemos girar en ese plano, simplemente cambiando el morro del avión hacia donde queremos, como si fuera un coche en vez de inclinarnos?
La respuesta, aunque parezca sencilla (y evidente para los que volamos), no lo es tanto para los profanos. Existen varias razones para utilizar el alabeo y no la guiñada en un cambio de rumbo. Debajo se pueden ver los tres ejes del avión y cada superficie del avión (en color rojo) que sirve para controlar el movimiento en cada eje.
¿Se puede cambiar de rumbo solo a base de timón de dirección?
Si, se puede. Pero una de las razones para no hacerlo es la efectividad del giro. El alabeo es más eficiente aerodinámicamente que la guiñada. El avión pierde menos energía en un alabeo y se efectúa un cambio de rumbo más rápido con menos radio de giro. Por supuesto, en caso de emergencia, si los alerones no funcionaran, podría hacerse a base de timón mucho más lentamente.
Otra forma de cambiar de dirección sin utilizar los alerones (aunque el avión alabea un poco) es el caso del empuje diferencial en los motores, pero al igual que con el timón, esto no es eficiente y puede resultar peligroso, por lo que solo se emplea en maniobras de emergencia. Estas cosas las entrenamos normalmente en los simuladores, que para eso están. Yo he cambiado el rumbo a base de timón en la vida real alguna vez con la Cessna para demostrar que es posible y no hay problema si se hace lentamente.
La otra razón (más importante) por la que no hacemos los virajes con el timón de dirección es porque no es confortable para los pasajeros y podría llegar a ser peligroso a las velocidades de crucero de un avión comercial. No solo podría partirse el timón de dirección (ya ocurrió en un horrible accidente donde fallecieron todos los ocupantes), la estructura del avión también podría verse afectada y nosotros mismos podríamos sufrir lesiones importantes.
¿Se ha preguntado alguna vez, querido lector, por qué los pilotos de Fórmula 1 como Fernando Alonso tienen esos cuellos tan gruesos y trabajados? La razón son las fuerzas g que soporta la cabeza en los giros a gran velocidad en el plano horizontal. Estas fuerzas pueden llegar hasta las 8 gs en un Fórmula 1, algo parecido a lo que soportan los pilotos acrobáticos o los pilotos militares de caza. Estos últimos lo suelen hacer en otro eje y además llevan un traje anti-g del que ya hemos hablado aquí.
Virar en un avión comercial en el plano horizontal a velocidades de crucero significaría que nuestra cabeza pesaría tanto como un crío de 10 o 12 años. Imagine el lector como sería negar con la cabeza si tenemos ese peso. Cuando alabeamos mantenemos a los pasajeros pegados a los asientos aunque nos inclinemos porque los sometemos a la gravedad (alrededor de 1g o un poco más) que los pega al asiento (de hecho se puede caminar por el pasillo sin problemas como si el avión volara horizontal con respecto al suelo).
El viraje debe ser confortable. En un viraje, el avión no debe derrapar (el avión va muy rápido) o resbalar (muy lento). El avión debe virar coordinado con el grado de alabeo adecuado. Para que un viraje sea coordinado se utiliza un instrumento giroscópico llamado precisamente coordinador de virajes. Debajo se muestra uno de estos instrumentos en un viraje coordinado a la derecha. Los virajes estándar se hacen a una velocidad de 3° por segundo.
En los aviones comerciales de últma generación podemos ver esta indicación en el EFIS. Concretamente en la parte superior del instrumento principal de vuelo (PFD) y en el HUD. Debajo se muestran estas indicaciones en el A220. En este avión además, la línea del horizonte nos indica el rumbo.
Para asaber más se pueden leer los Posts relacionados donde se calculan estas cosas:
En los aviones comerciales de últma generación podemos ver esta indicación en el EFIS. Concretamente en la parte superior del instrumento principal de vuelo (PFD) y en el HUD. Debajo se muestran estas indicaciones en el A220. En este avión además, la línea del horizonte nos indica el rumbo.
Para asaber más se pueden leer los Posts relacionados donde se calculan estas cosas:
-------------- imagen y explicación para los comentarios de debajo ---------------
En un giro alabeado, para cambiar el rumbo de la aeronave, el viraje se inicia utilizando los alerones o spoilers para inclinar la aeronave hacia un lado. En la figura, el avión se inclina hacia la derecha bajando el alerón izquierdo y subiendo el alerón derecho.
La sustentación de las alas de la aeronave es una cantidad vectorial que siempre se dirige perpendicularmente a la trayectoria de vuelo y perpendicular a las alas que generan la sustentación.
A medida que la aeronave alabea, el vector de sustentación se inclina más en la dirección del alabeo. Podemos dividir el vector de sustentación en dos componentes. Una componente es vertical y opuesta al peso que siempre se dirige hacia el centro de la tierra. El otro componente es una fuerza lateral (la flecha roja) sin oposición que está en la dirección del alabeo y es perpendicular a la trayectoria de vuelo.
Siempre que la aeronave esté inclinada, la fuerza lateral es una fuerza constante y sin oposición sobre la aeronave. El movimiento resultante del centro de gravedad de la aeronave es un arco circular (en el plano horizontal). Cuando las alas se nivelan por un movimiento opuesto de los alerones, la fuerza lateral se elimina y el avión continúa volando en línea recta a lo largo de un nuevo rumbo.
Ten en cuenta que el timón normalmente no se utiliza para girar la aeronave. El avión gira a través de la acción del componente lateral de la fuerza de sustentación. El timón se utiliza durante el viraje solo para coordinar el viraje, es decir, para mantener el morro del avión apuntando a lo largo de la trayectoria de vuelo. Si no se usa el timón, uno puede encontrar una guiñada adversa en la que la resistencia en el ala exterior aleje el morro del avión de la trayectoria de vuelo.
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ResponderEliminarHola. Hay algo que no acabo por entender. Suponiendo que el avión va en dirección norte, rumbo 000, y quiere girar a la derecha, entonces se alabea el avión hacia la derecha, con lo que el avión gira alrededor del eje longitudinal, además de que se desplaza hacia la derecha por la componente horizontal de la fuerza de sustentación (la fuerza centrípeta). Pero, ¿cómo se logra que el morro gire a la derecha, es decir, que el avión gire alrededor del eje normal, si no se toca el timón?
ResponderEliminarOtra pregunta con respecto al blog, es tan extenso que me pierdo cuando quiero saber si ya obtuve una respuesta a mis preguntas, ¿cómo puedo hacer para encontrarlas rápido? Gracias por su tiempo y por compartir sus conocimientos. Estoy aprendiendo mucho sobre los aviones.
Hola Johnny, es un placer tenerte por aquí de nuevo y gracias por las preguntas.
EliminarLa pregunta que me haces con respecto al Blog es curiosa, porque yo no me he mandado correos a mi propio Blog y desconozco si hay una forma de que te llegue la respuesta... me imagino que deberá haber algun símbolo, quizás alguna campanita o algo que deberás activar para avisarte de que tienes respuesta. Mira a ver la próxima vez cuando mandes un comentario a ver si tienes alguna casilla o algo que pueda ser para eso. Si no encuentras nada entonces puedes volver a la entrada, suelo contestar en un espacio corto de tiempo, y más a tí que ya eres un asiduo lector :)
Con respeto a la parte técnica:
Efectivamente, si vas rumbo 000 y quieres virar a la derecha debes alabear hacia la derecha. También es correcto decir que el avión se inclina (baja el ala derecha y sube la izquierda) alrededor del eje longitudinal. En el viraje se pueden utilizar los pedales (en los aviones grandes eso está automatizado) para que la manioobra se coordine con el timón de dirección.
Esta maniobra es una combinación de las dos cosas. El efecto es que el morro acaba desplazándose en un plano horizontal en la dirección del alabeo porque el piloto mantiene el morro nivelado durante el viraje. Verás, en el proceso de alabear se pierde sustentación y por ello (para compensar esa pérdida de sustentación) el piloto debe tirar un poco hacia sí de los mandos para evitar que el morro del avión caiga.
Cuanto más alabeo, más se debe de tirar de los mandos hacia atrás para evitar que el morro caiga hacia el interior del viraje. Como todo en esta vida, existe un límite en el cual el piloto podría acabar metiendo el avión en una pérdida si tira mucho. Te pongo un dibujo y más explicación al final del post para que lo puedas ver desde otra perspectiva. Espero que te pueda aclarar un poco más el post.
Un cordial saludo y siempre son bienvenidas tus preguntas,
Manolo
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ResponderEliminarGracias por la respuesta. Aunque a veces no hago preguntas, siempre leo el blog. Hay muchísimas cosas que no sabía. Tengo otra pregunta. En el programa que le menciono, los pilotos suelen pedir vectores o vectores de aproximación, al controlador aéreo, ¿a qué se refieren?, ¿me puede dar un ejemplo de cómo viene esta información? Sé lo que son los vectores. Supongo que esta información se introduce en el ordenador para que la use el piloto automático. Gracias de nuevo.
ResponderEliminarEstimado Johnny, muchas gracias por tu nueva pregunta, (por favor, tutearme también, en este Blog somos todos "amigos aerotrastornados"). Pues verás, efectivamente se suelen pedir vectores o ATC (Control de Tráfico Aéreo) te los suele dar de vez en cuando. Esto de los vectores no es ni más ni menos que rumbos magnéticos que el piloto debe seguir. Los de la brújula de toda la vida vamos.
EliminarNo se introducen en el ordenador, simplemente se vuela a mano el avión (se puede hacer con el piloto automático enganchado, pero no a base de programar el gestor de vuelo, no hace falta). El piloto mantienen el rumbo hasta que ATC le da otro rumbo (otro vector). De esta forma, ATC te va llevando a la posición que ellos desean. Básicamente es una forma de acortar una interceptación (sin seguir todo el procedimiento de las cartas de navegación) para dejarte en una posición cercana a la pista y que puedas aterrizar de forma visual o por medio de algún sistema como el ILS (aproximación de precisión).
Para dar vectores ATC debe poder verte en el radar. Con tu imagen en el radar es muy sencillo dirigirte. Es como si tu vas en tu coche en una ciudad que desconoces y llamas a un amigo que vive allí para que te vaya indicano que calles debes coger para llegar su casa.
En el vuelo de un RJ85 de LaMia el 28 de noviembre de 2016, (el vuelo 2933), los pilotos vieron que se quedaban sin combustible (debido a una mala planificación del vuelo) y alarmados empezaron a pedir vectores a control para intentar acortar y llegar a pista... No sirvió de nada y acabaron estrellandose.
Espero poder haberte aclarado la duda.
Un fuerte abrazo
Manolo
Sí me quedó más claro el tema. Gracias. Y también vi el episodio de ese accidente. Hay otra cosa que siempre ha sido un misterio para mí, me refiero a las cartas de navegación y también las cartas de los aeropuertos, en las que tengo entendido aparecen los obstáculos cercanos. Escribí en la lupa "Cartas de navegación" y no obtuve ningún resultado, pero si existe algún artículo en el blog me avisa, o algún link externo. Me gustaría por lo menos entender lo más básico. Gracias por la confianza, aunque se me hace un poco raro lo de tutearlo, porque por acá no es la costumbre.
ResponderEliminarMira, te dejo al final del post unos cuantos enlaces sobre algunas entradas que tengo dedicadas a ello. Con el tiempo iré poniendo alguna más, porque es un tema interesante.
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