Controles de vuelos cap.-3

Cola en T
En una configuración de cola en T, el elevador está por encima de la mayoría de los efectos de la corriente descendente de la hélice así como el flujo de aire alrededor del fuselaje y/o alas durante las condiciones normales de vuelo. La operación de los elevadores en este aire tranquilo permite movimientos de control que son consistentes a lo largo de la mayoría de los regímenes de vuelo. El diseño de cola en T se ha hecho en muy popular en muchas aeronaves ligeras y de gran tamaño, especialmente los que tienen montados los motores en la popa del fuselaje porque la configuración de la cola en T aleja la cola de los gases de escape de los motores. Los hidroaviones y aviones anfibios tienen a menudo colas en T con el fin de mantener las superficies horizontales tan lejos del agua como sea posible. Un beneficio adicional es la reducción de la vibración y el ruido en el interior de la aeronave.

A bajas velocidades, el elevador en un avión con cola en T debe ser movido un mayor número de grados para elevar la nariz una cantidad dada que un avión con cola convencional. Esto es debido a que el avión con cola convencional tiene la corriente descendente de la hélice empujando hacia abajo la cola para ayudar a elevar la nariz.

Dado que los controles en los aviones están armados para que sea necesario un aumento de las fuerzas de control para un mayor desplazamiento del control, las fuerzas necesarias para levantar la nariz de un avión con cola en T son mayores que las de un avión con cola convencional. La estabilidad longitudinal de un avión compensado es la misma para ambos tipos de configuración, pero el piloto debe ser consciente que las fuerzas de control requeridas son mayores a baja velocidad durante los despegues, aterrizajes, o pérdidas que las de los aviones de tamaño similar equipados con colas convencionales.

Los aviones con cola en T también requieren consideraciones de diseño adicionales para contrarrestar el problema del bataneo. Puesto que el peso de las superficies horizontales está en la parte superior del estabilizador vertical, el brazo de momento creado provoca grandes cargas sobre el estabilizador vertical que puede resultar en bataneo. Los ingenieros deben compensar esto mediante el aumento de la rigidez del diseño del estabilizador vertical, resultando por lo general en un aumento de peso respecto a los diseños de cola convencionales.

Cuando se vuela a AOA muy alto con baja velocidad y un CG atrasado, la aeronave con cola en T puede ser susceptible a una pérdida grave. En una pérdida, el flujo de aire sobre el estabilizador horizontal está cubierto por el flujo de aire perturbado de las alas y el fuselaje.

En estas circunstancias, el control del elevador o stabilator podría reducirse, haciendo difícil la recuperación de la pérdida. Cabe señalar que un CG atrasado es a menudo un factor que contribuye a estos incidentes, ya que problemas similares de recuperación también se encuentran con los aviones de cola convencional con un CG atrasado.

Dado que el vuelo a AOA alto con una baja velocidad y una posición de CG atrasado puede ser peligroso, muchos aviones tienen sistemas para compensar esta situación. Los sistemas van desde topes de control hasta resortes de elevador abajo. Un resorte de elevador hacia abajo ayuda a bajar la nariz de la aeronave para evitar una pérdida causada por la posición del CG atrasado. La pérdida se produce porque el avión correctamente compensado está volando con el borde de salida del elevador en posición abajo, forzando la cola hacia arriba y la nariz abajo. En esta condición inestable, si el avión encuentra turbulencias y se hace aún más lento, la aleta compensadora ya no coloca el elevador en la posición de nariz abajo. El elevador a continuación se alinea, y la nariz de la aeronave sube, resultando en una posible pérdida.

El resorte de elevador abajo produce una carga mecánica en el elevador, provocando que se mueva a posición de nariz hacia abajo, si no se equilibra de otra manera. La aleta de compensación balancea el resorte para compensar el elevador. Cuando el compensador se vuelve ineficaz, el resorte lleva al elevador a una posición de nariz abajo. La nariz del avión baja, la velocidad aumenta, y se previene una pérdida.

El elevador también debe tener la autoridad suficiente para mantener arriba la nariz de la aeronave durante la recogida en el aterrizaje. En este caso, un CG adelantado puede causar un problema. Durante el aterrizaje, la potencia esta por lo general reducida, lo que disminuye el flujo de aire sobre el empenaje. Esto,junto con la velocidad de aterrizaje reducida, hace al elevador menos eficaz.

Como demuestra esta discusión, los pilotos deben comprender y seguir los procedimientos adecuados de carga, particularmente con respecto a la posición del CG. Más información sobre la carga de la aeronave, así como peso y balance, se incluye en el capítulo Peso y Balance.

Elevador o Stabilator
Como se ha mencionado en el Capítulo Estructura de las Aeronaves, un stabilator es esencialmente un estabilizador horizontal de una pieza que pivota desde una bisagra en un punto central. Cuando la columna de control se lleva hacia atrás, eleva el borde de salida del stabilator, elevando la nariz del avión. Empujando la columna de control hacia adelante baja el borde de salida del stabilator y baja la nariz del avión.

Debido a que el stabilator pivota alrededor de una bisagra central, son extremadamente sensibles a los movimientos de control y las cargas aerodinámicas. Las aletas antiservo se incorporan en el borde de salida para disminuir la sensibilidad. Se mueven en la misma dirección que el stabilator.

Esto resulta en un aumento de la fuerza requerida para mover el stabilator, lo que lo hace menos propenso a un movimiento de control excesivo. Además, un contrapeso se incorpora normalmente delante del larguero principal. El contrapeso puede proyectarse en el empenaje o se puede incorporar en la parte delantera de las puntas del stabilator.

Canard
El diseño canard utiliza el concepto de dos superficies de sustentación, funcionando el canard como un estabilizador horizontal situado por delante de las alas principales. En efecto, el canard es un perfil aerodinámico similar a la superficie horizontal de un diseño con cola posterior convencional. La diferencia es que el canard crea sustentación y mantiene la nariz arriba, en oposición al diseño de cola posterior que ejerce fuerza hacia abajo en la cola para evitar que la nariz cabecee hacia abajo.

El diseño canard se remonta a la época de los pioneros de la aviación, especialmente utilizado en el Wright Flyer. Recientemente, la configuración canard ha recuperado popularidad y está apareciendo en los nuevos aviones. El diseño canard incluye dos tipos: uno con una superficie horizontal de aproximadamente el mismo tamaño que un diseño de cola posterior normal, y el otro con una superficie del mismo tamaño aproximado y perfil aerodinámico del ala trasera conocido como una configuración de ala en tándem.

Teóricamente, el canard es considerado más eficiente porque el uso de la superficie horizontal para ayudar a sustentar el peso de la aeronave debería resultar en menos resistencia para una cantidad determinada de sustentación.

Bibliografía.

U.S. Department of Transportation

Federal Aviation Administration