Nuevo y pequeño dispositivo de control mejora la estabilidad lateral de aeroplanos
(NC&T) El profesor adjunto de ingeniería mecánica Joachim Grenestedt ha diseñado unas aletas oblicuas que van fijadas en los alerones -superficies móviles de control sobre el borde de fuga de las alas- y que otorgan nivelación horizontal al avión.
Grenestedt, entusiasta ingeniero que vuela en su propio avión biplaza, explica que las aletas, que miden pocos centímetros de longitud y ancho, giran sobre un tubo de aluminio insertado en el alerón.
Las aletas usadas en estas pruebas podían ser ajustadas en vuelo hasta 30 grados. Para los vuelos de ensayo, fueron montados tres juegos sobre cada alerón. Las pruebas se efectuaron en la Escuela Nacional de Pilotos de Prueba (NTPS) en Mojave, California.
Probadas en un avión de reconocimiento y observación Aermacchi AM-3 "Bosbok", cuyos alerones miden 2,4 metros de largo, las aletas lo estabilizaron lateralmente. "Tomamos un avión inestable, le colocamos las aletas oblicuas y se volvió estable" -resume Grenestedt-. "Cuando el avión comenzó a deslizarse, las aletas aplicaron fuerza al alerón, haciendo que el avión -inclinándose- recuperara su estabilidad lateral".
El Aermacchi carece de la capacidad, requerida para aviones civiles, de balancearse usando sólo el timón.
"Normalmente, uno controla el balanceo de un aeroplano usando los alerones", apunta Grenestedt. "Si usted pierde el control de los alerones, entonces tiene que usar el timón para efectuar un balanceo". El Aermacchi carece de esta clase de salvaguarda en sus controles.
Russ Stewart, instructor de piloto de pruebas de la NTPS, ha destacado que estas aletas permitieron volar al Aermacchi utilizando sólo los timones. "Las aletas hicieron que el avión se manejara correctamente", afirma Stewart, quien tiene más de tres décadas de experiencia como piloto de pruebas. "Cuando empezaron a actuar aproximadamente a un tercio de su rango, llevaron las fuerzas de la palanca de mando en la dirección apropiada".
La estabilidad es la tendencia de un aeroplano a volar recto y nivelado. La estabilidad positiva lateral significa que un aeroplano tiene tendencia a volver a su posición original estable sin acción correctora del piloto. La estabilidad neutra requiere aplicar fuerzas que restauren esa posición. La estabilidad negativa significa que el avión tiende a apartarse de su posición original y requiere entradas de mando constantes.
En el caso del Aermacchi, las aletas oblicuas fueron usadas para aumentar la estabilidad lateral. Sin embargo, Grenestedt afirma que las aletas también podrían ser usadas para reducir la tendencia al "Balanceo Holandés", así como disminuir las fuerzas de la palanca de mando durante despegues y aterrizajes con viento cruzado.
El Balanceo Holandés es un movimiento oscilatorio, combinación de guiñada, resbalamiento y balanceo. Estas oscilaciones tienen típicamente un período muy corto pero que demanda la acción del piloto. Un poco de Balanceo Holandés no es fatal pero tiende a provocar náusea, sobre todo en los pasajeros.
Grenestedt y el investigador Bill Maroun de la Universidad de Lehigh modificaron alerones convencionales de Aermacchi y les instalaron aletas oblicuas. "No sabíamos exactamente cómo reaccionaría el Aermacchi", reconoce Grenestedt, quien hizo todos los cálculos de diseño con lápiz y papel. "Pero las aletas mostraron que pueden corregir deficiencias de estabilidad lateral. La ventaja más grande de las aletas oblicuas es que pueden servir como cura para defectos de estabilidad en aviones existentes, reduciendo la necesidad de modificaciones estructurales extensas".
Stewart sólo hizo dos vuelos en el Aermacchi modificado, para verificar su seguridad y resistencia a las vibraciones. El y Kent Nelson, un instructor de prueba de vuelo del NTPS, completaron cuatro vuelos más con instrumentos de medición de aceleraciones lineales y angulares, desvío de timón y alerón, fuerza de palanca de mando, velocidad de aire y altitud.
Para medir la estabilidad lateral, los pilotos practicaron varias maniobras, incluyendo deslizamientos laterales, soltar el timón, balanceos lado a lado y espirales. Deslizando el avión durante el vuelo recto, es donde se mostró más la ventaja de las aletas. "Desviando el timón a la mitad" -relata Stewart-, "las aletas cambiaron la fuerza de la palanca de mando de 1 Kg negativo hasta 5 Kg positivo". Esto sugiere estabilidad lateral negativa.
Cada vuelo de prueba duró aproximadamente una hora y alcanzó una altitud de 1500 metros.
Grenestedt comentó que la idea de montar aletas oblicuas sobre los alerones se la propuso su amigo Sven-Olof Ridder, un experto en dinámica de fluidos, en Suecia, donde es muy conocido por sus diseños de aeroplanos y yates.
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