Los mandos de vuelo son todos aquellos mecanismos integrados en una aeronave cuyo objetivo es el de accionar las superficies de mando, variando así la orientación y posición del aparato.
Cualquier aeronave será capaz de realizar 3 posibles giros alrededor de tres ejes perpendiculares entre sí cuyo punto de intersección está situado sobre el centro de gravedad del avión. Estos tres ejes son el eje lateral (o transversal), el longitudinal y el vertical, y las maniobras se llaman cabeceo, alabeo y guiñada.
El eje lateral o transversal es un eje imaginario que se extiende de punta a punta de las alas del avión. El movimiento que realiza el avión alrededor de este eje se denomina cabeceo.
El piloto, desde la cabina de mando es capaz de modificar la orientación respecto a este eje a través del semitimónes de profundidad o elevadores.
Al tirar de la palanca de mando hacia atrás (hacia el piloto) se produce una elevación del morro del avión, y al empujarla adelante se produce una bajada del morro del avión.
El eje longitudinal es un eje imaginario que se extiende desde el morro a la cola del avión. El movimiento que realiza el avión alrededor de este eje se denomina alabeo.
Las superficies de mando del alabeo son los alerones. Al girar el bastón de mando se produce la deflexión diferencial de los alerones: al tiempo que el alerón de una de las alas sube, el alerón de la otra ala baja, siendo el ángulo de deflexión proporcional al grado de giro de los cuernos de mando.
El alerón que se ha flexionado hacia abajo, produce un aumento de sustentación en su ala correspondiente, provocando el ascenso de la misma, mientras que el alerón que es flexionado hacia arriba, produce en su ala una disminución de sustentación, motivando el descenso de la misma.
El piloto, en caso de querer inclinarse hacia la izquierda, giraría cuerno de mando hacia la izquierda, haciendo que el alerón derecho descendiera elevando así el ala derecha, y simultáneamente, el alerón izquierdo se flexionaría hacia arriba produciendo una pérdida de la sustentación en el ala izquierda y por tanto su descenso.
El eje vertical es un eje imaginario que, pasando por el centro de gravedad del avión, es perpendicular a los ejes transversal y longitudinal y está contenido en un plano que pasa por el morro y la cola del aparato y que normalmente divide a este en dos partes simétricas.
El movimiento que realiza el avión alrededor de este eje se denomina guiñada (movimiento del avión respecto del eje imaginario vertical que pasa por el centro de gravedad de la aeronave). La superficie de mando de la guiñada es el timón de cola o timón de dirección.
El control sobre el timón de dirección se realiza mediante los pedales. Para conseguir un movimiento de guiñada hacia la derecha, el piloto presiona el pedal derecho, generando así el giro de la superficie del timón de dirección hacia la derecha. Esto provocará una deflexión del viento relativo (debido a la velocidad de vuelo del avión) hacia este lado, lo que causa una reacción que empuja el plano de deriva del avión hacia la izquierda y, por tratarse de una estructura rígida, el resultado es un giro del morro a la derecha sobre el eje vertical mencionado.
La guiñada puede ocurrir de forma involuntaria en vuelo o en tierra. En vuelo puede ser causada por una ráfaga de viento lateral o por irregularidades aerodinámicas debidas al pilotaje. En casos extremos se puede llegar a la autorrotación, que origina la barrena. La guiñada en tierra puede ser provocada, además de las causas citadas, por diferente resistencia al avance entre una y otra rueda debida a la superficie del terreno o a una frenada irregular que puede provocar una guiñada rápida de 90º o más, con peligro de rotura de un ala, o de la cola en los aviones que apoyan el peso de la misma sobre un patín.
Etimológicamente, hay una acepción náutica del término 'guiñada', de la que se deriva la acepción aeronáutica. La RAE la define como «desvío de la proa del buque hacia un lado u otro del rumbo a que se navega, producido por mal gobierno de la embarcación, descuido del timonel, gran marejada u otra causa».
La guiñada adversa es un fenómeno producido en el giro de un vuelo por el cual el alabeo induce una guiñada contraria al sentido del viraje.
Cuando se accionan los alerones, uno sube y otro baja en la punta de cada plano. El ala que sube cambia el perfil del ala produciendo más sustentación (L=1/2·d·V2·CL) elevándose entonces el ala en cuestión, mientras que, por el contrario, en la otra ala, el descenso del alerón genera menos sustentación, y por tanto su descenso, lo que se traduce en la rotación de la aeronave sobre el eje longitudinal.
No debe confundirse con el momento de estabilidad estática, en el cual, cuando la aeronave está produciendo el alabeo, el ala que sube tiene un ángulo de ataque inferior al ala que baja, pero eso solo ocurre durante el movimiento de los alerones. En el momento en que el alabeo finaliza, los ángulos de ataque se igualan. Durante el movimiento de alabeo, se produce un momento de estabilidad por el cual la aeronave intenta evitar el alabeo.
Estas diferencias de sustentación generan también sus diferencias de resistencia inducida que, aplicándose en las zonas externas de las alas, crean un par de fuerzas que tienden a girar el avión sobre el eje vertical en sentido contrario. La explicación es que el ala que sube aumenta su sustentación pero aumenta también el coeficiente de resistencia, lo que le da más resistencia inducida (torbellino de punta de ala), lo cual frena el ala que sube, produciendo la guiñada adversa.
Este fenómeno se contrarrestra con el uso de alerones diferenciales o tipo frise, que, en su deflexión hacia arriba, sobresalen del intradós por su zona delantera, aumentando la resistencia parásita del alerón que baja.
Se llama superficies de mando a aquellas partes del avión cuya función es la de ayudar al piloto a modificar la orientación de la aeronave. Se puede distinguir entre superficies de mando primarias y secundarias.
Las superficies de mando primarias dan el control de la aeronave al piloto mediante la ejecución de las acciones básicas de control del avión de guiñada, alabeo y cabeceo. Estas superficies son el timón de profundidad para el control longitudinal, los alerones para el control lateral y el timón de dirección.
Las superficies de mando secundarias son aquellas que se utilizan para mejorar las condiciones de actuación de la aeronave, realizando efectos como por ejemplo aumentar la sustentación en las fases del vuelo que lo requieran. En este sentido, son superficies de mando secundarias los flaps, los frenos aerodinámicos o spoiler y las ranuras de borde de ataque o slats .En este grupo entran también aquellos elementos que se incluyen en la aeronave para reducir el estrés del piloto en el sentido de que evitan que el piloto tenga que estar constantemente ejerciendo una acción sobre un mando de vuelo concreto. Estos elementos se denominan compensadores, y ejemplos de ellos están las aletas de compensación, las aletas auxiliares de compensación y las antialetas auxiliares de compensación.
La misión de los pilotos será la de accionar y corregir los ángulos de estas superficies para de ese modo controlar la aeronave, tanto su posición como su orientación.
Para evitar la continua acción del piloto sobre los mandos, se usan unas ruedas o compensadores de profundidad, alabeo y dirección. Estas ruedas controlan unas superficies aerodinámicas de pequeño tamaño llamadas compensadores o aletas compensadoras, que se mueven en sentido contrario al de la superficie de mando principal en la que se encuentran montadas, manteniéndola en posición deseada.
Por ejemplo, si un viento lateral tiende a desviar el avión hacia la derecha de su ruta, el piloto puede corregir el efecto del viento presionando el pedal izquierdo; para evitar la presión constante sobre el pedal, el piloto puede girar la rueda del compensador de dirección hacia la izquierda.
Así, la aleta compensadora se moverá hacia la derecha, obligando al timón de dirección a desplazarse un poco a la izquierda. Manteniéndose así deflectado, el avión habrá corregido su desviación y el piloto no estará obligado a presionar constantemente el pedal.
De la misma manera, cuando se quiere mantener una orientación de subida, o de bajada, o compensar en profundidad, el piloto gira hacia adelante o hacia atrás la rueda del compensador de profundidad hasta que ya no necesite empujar o tirar del bastón de mando.
El compensador de alabeo suele accionarse cuando el avión tiende a llevar un plano más caído que el otro, por ejemplo cuando existe una gran diferencia de peso de combustible entre las dos alas.
Las superficies de mando se accionan desde la cabina del piloto con los controles de vuelo que aparecen en la figura.
En la parte superior izquierda se encuentra el bastón de mando que posee un mecanismo que transmite el movimiento al timón de profundidad o elevador para realizar el movimiento de cabeceo.
El mismo bastón de mando posee en la parte superior el cuerno o volante para accionar sobre los alerones los que producen el movimiento de alabeo.
Debajo del gráfico anterior aparece la pedalera la cual mediante un mecanismo de transmisión llega hacia el timón de dirección para producir el movimiento de guiñada.
A la derecha de la pedalera el gráfico muestra una parte del pedestal de control con la cual se accionan los spoilers de vuelo y de tierra, los flaps de borde de ataque y borde de fuga y una rueda del compensador del estabilizador horizontal.
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