La estabilidad del avión
La estabilidad del avión.
Se puede entender la estabilidad como la capacidad del cuerpo de mantener el equilibrio o de evitar ser desequilibrado. Se trata de un concepto relativo; no es una característica invariable para un mismo objeto, sino que se puede modificar en un rango desde muy inestable hasta muy estable.
Sin entrar en grandes complicaciones, puede considerarse la estabilidad como la capacidad del avión para recobrar una determinada posición de vuelo, después de haber sufrido una perturbación que la haya modificado.
TIPOS DE ESTABILIDAD EN EL AVIÓN.
Un avión será ESTABLE si, separado de su posición de equilibrio, tiende inicialmente a recobrarla.
INESTABLE si, separado de su posición de equilibrio, tiende a alejarse de ella cada vez más.
NEUTRO si, separado de su posición de equilibrio, permanece en la nueva posición.
Un avión debe diseñarse con tipo de estabilidad, según la función para la cual está diseñado.
Un avión muy estable presentará inconvenientes y esfuerzo grande en los mandos de vuelo, ya que trata de resistirse al desplazamiento. Un avión muy inestable presenta unas buenas características para el vuelo de acrobacia, ya que con poco esfuerzo físico el Piloto puede cambiar la posición del avión muy rápidamente.
Aun cuando la estabilidad puede ser analizada muy exhaustivamente (estática, dinámica, de maniobra… ) es algo competencia exclusiva del Ingeniero, y el Piloto tiene una pequeña posibilidad de intervenir.
Analizaremos únicamente la estabilidad longitudinal. Pero veamos primero el centro aerodinámico, su significado y su relación con el centro de gravedad.
EL CENTRO AERODINÁMICO DEL AVIÓN.
La sustentación originada sobre el ala es una fuerza que varía con algunos factores, como la velocidad, ángulo de ataque, etc.
Pues bien, el punto de aplicación de esta fuerza es el centro aerodinámico o centro de presiones.
Lo que es importante tener claro es el hecho de que este punto puede desplazarse, según la sustentación, en cada momento del vuelo.
La situación del centro aerodinámico se expresa en % de la cuerda aerodinámica. Se dice que un avión tiene el C.A. en el 25 % si el C.A. está situado en el punto 25 % de esta cuerda, contada desde el borde de ataque.
Este C.A. tiene unos límites de desplazamiento anterior y posterior, que están definidos en el Manual de Vuelo del avión.
ESTABILIDAD LONGITUDINAL DEL AVIÓN
Es la capacidad del avión para recobrar una posición determinada, cuando ha sufrido una perturbación según el eje lateral o de profundidad. Es la tendencia al picado o encabritado.
La mayor parte de los aviones de Escuela tienen una excelente estabilidad longitudinal, 10 que significa que son capaces de mantener una posición de vuelo, sin exigir la atención continua del
Piloto. Tienden a recuperar la posición que tenían cuando una ráfaga o cualquier otra causa lo modifican.
EL CENTRO DE GRAVEDAD – CG- Y EL CENTRO DE PRESIONES DEL AVIÓN – CA.
La posición relativa de estos dos puntos es muy importante para la estabilidad longitudinal.
Si el centro de gravedad y el centro de presiones están exactamente en el mismo plano, el avión tiene una estabilidad longitudinal neutra. El peso del avión está compensado exactamente por la sustentación, teniendo ambas fuerzas el mismo punto de aplicación.
Si el C.G. estuviera detrás del C.A., el avión tendría un momento de encabritado.
Si el C.G. estuviera delante del C.A., el avión tendría un momento de picado. Este es el caso de la mayoría de los aviones convencionales.
El Piloto actuará sobre el compensador de profundidad para anular estas tendencias al picado y al encabritado.
El estabilizador horizontal del avión tiene un gran efecto sobre la estabilidad longitudinal.
LA CARGA Y EL CENTRADO DEL AVIÓN.
Son dos los factores que han de tenerse muy presentes, y el Piloto es responsable de no emprender el vuelo sin una distribución adecuada de su carga. La razón está en los posibles problemas de estabilidad y control que puede encontrar en el aire.
El Manual de Vuelo proporciona información de cómo cargar, distribuir y fijar el peso en el avión. También en este Manual se analizan posteriormente.
ESTABILIDAD DIRECCIONAL DEL AVIÓN.
A nivel elemental, su estudio es complicado. Sólo precisar que en este tipo de estabilidad deben estudiarse conjuntamente los alerones y el timón de dirección, ya que tienen una relación muy estrecha.
PROBLEMA DE LA ESTABILIDAD
Un avión inestable es aquel que trata constantemente de tomar una posición distinta y que requiere una constante aplicación de control por parte del piloto para mantener la trayectoria de vuelo deseada. Se dice que un avión es dinámicamente estable si al ser desplazado de su trayectoria (por ráfagas, por ejemplo, que pueden hacer bajar un ala repentinamente), se puede determinar una fuerza tendiente a corregir el efecto de la fuerza perturbadora y que vuelva al avión a sus condiciones previas de vuelo estable. Aunque se prefiere que los aviones de entrenamiento y comerciales sean dinámicamente estables, es fácil comprender que un piloto acrobático tendría dificultades en llevar a cabo sus maniobras si su avión tendiera constantemente a volver al vuelo horizontal. Para este tipo de vuelo especializado, donde se desea gran facilidad para maniobrar, lo ideal es un avión neutralmente estable, llamando así al avión que permanece en cualquier posición o actitud en que se lo coloque y requiere menos esfuerzos, por parte del piloto, para efectuar cambios comparativamente violentos y frecuentes en la trayectoria de vuelo.
La estabilidad alrededor del eje longitudinal del avión, tendiente a mantener las alas niveladas, se logra colocando el ala en ángulo diedro, con las puntas de ala más altas que la raíz o punto de fijación al fuselaje. Cuando un ala es desplazada hacia abajo por una ráfaga, por ejemplo, habrá un ángulo de ataque mayor en el ala inferior que en la superior, creándose una mayor sustentación o fuerza correctora, que llevará al ala inferior nuevamente a su posición primitiva de vuelo horizontal.
También se usan alas de construcción de tipo parasol. Lo mismo que el equilibrista en la cuerda floja, levanta un parasol sobre su cabeza para equilibrarse (baja su centro de gravedad) un ala colocada por arriba del fuselaje aumentará la estabilidad del avión.
La estabilidad longitudinal se logra utilizando un estabilizador horizontal, superficies «compensadoras» movibles en el empenaje o ambas cosas. Como se desea que la construcción de un avión sea sumamente liviana, el estabilizador se hace lo más pequeño posible. En general, cuanto más largo es el fuselaje, el avión es más estable longitudinalmente. La necesidad de un estabilizador puede comprenderse recordando que, como el avión adopta varios ángulos de ataque, el centro de presiones se desplaza. Cuando el centro de gravedad y el centro de presiones están alineados verticalmente, el avión no tendrá tendencia a cabecear.