Ejes principales de la aeronave

Este artículo trata sobre guiñada, cabeceo y balanceo como ejes de simetría de un plano. Para conocer el significado en mecánica, consulte Momento de inercia § Ejes principales de inercia . Para ángulos de Euler con los mismos nombres, consulte Ángulos de Euler § Ángulos de Tait-Bryan .

La posición de los tres ejes, con la regla de la mano derecha para describir el ángulo de sus rotaciones.

Una aeronave en vuelo puede rotar libremente en tres dimensiones: guiñada , morro hacia la izquierda o hacia la derecha alrededor de un eje que corre hacia arriba y hacia abajo; cabeceo , morro hacia arriba o hacia abajo alrededor de un eje que va de ala a ala; y rodar , rotación alrededor de un eje que va desde el morro hasta la cola. Los ejes se designan alternativamente como vertical , transversal y longitudinal respectivamente. Estos ejes se mueven con el vehículo y giran en relación con la Tierra junto con la nave. Estas definiciones se aplicaron de manera análoga a las naves espaciales cuando se diseñaron las primeras naves espaciales tripuladas a fines de la década de 1950.

Estas rotaciones son producidas por pares (o momentos ) alrededor de los ejes principales. En un avión, estos se producen intencionalmente por medio de superficies de control móviles, que varían la distribución de la fuerza aerodinámica neta alrededor del centro de gravedad del vehículo . Los elevadores (aletas en movimiento en la cola horizontal) producen cabeceo, un timón en la cola vertical produce guiñada y los alerones (aletas en las alas que se mueven en direcciones opuestas) producen balanceo. En una nave espacial, los momentos suelen producirse mediante un sistema de control de reacción que consta de pequeños propulsores de cohetes que se utilizan para aplicar un empuje asimétrico al vehículo.

Ejes principales

Ver también: Movimientos de barcos

Ángulos de guiñada / rumbo, cabeceo y balanceo y ejes verticales (descendentes), transversales y longitudinales asociados

• Eje normal o eje de guiñada: un eje dibujado de arriba a abajo y perpendicular a los otros dos ejes, paralelo a la estación del fuselaje.
• Eje transversal , eje lateral o eje de cabeceo: un eje que va de izquierda a derecha del piloto en un avión pilotado y paralelo a las alas de un avión alado, paralelo a la línea de las nalgas.
• Eje longitudinal , o eje de balanceo: un eje dibujado a través de la carrocería del vehículo desde la cola hasta el morro en la dirección normal de vuelo, o la dirección que mira el piloto, similar a la línea de flotación de un barco .

Normalmente, estos ejes están representados por las letras X, Y y Z para poder compararlos con algún marco de referencia, normalmente denominado x, y, z. Normalmente, esto se hace de tal manera que se utiliza la X para el eje longitudinal, pero existen otras posibilidades para hacerlo.

Eje vertical (guiñada)

El eje de guiñada tiene su origen en el centro de gravedad y se dirige hacia la parte inferior de la aeronave, perpendicular a las alas y a la línea de referencia del fuselaje. El movimiento alrededor de este eje se llama guiñada . Un movimiento de guiñada positivo mueve el morro de la aeronave hacia la derecha. ^{[1] [2]} El timón es el control principal de la guiñada. ^[3]

El término guiñada se aplicó originalmente en la navegación y se refería al movimiento de un barco inestable que gira sobre su eje vertical. Su etimología es incierta. ^[4]

Eje transversal (paso)

El eje de cabeceo (también llamado eje transversal o lateral ^[5] ) tiene su origen en el centro de gravedad y está dirigido hacia la derecha, paralelo a una línea trazada desde la punta del ala hasta la punta del ala. El movimiento alrededor de este eje se llama tono . Un movimiento de cabeceo positivo eleva el morro del avión y baja la cola. Los ascensores son el control principal del tono. ^[3]

Eje longitudinal (rollo)

El eje de balanceo (o eje longitudinal ^[5] ) tiene su origen en el centro de gravedad y se dirige hacia adelante, paralelo a la línea de referencia del fuselaje. El movimiento alrededor de este eje se llama balanceo . Un desplazamiento angular alrededor de este eje se llama banco . ^[3] Un movimiento de balanceo positivo levanta el ala izquierda y baja el ala derecha. El piloto rueda aumentando la sustentación en un ala y disminuyéndola en la otra. Esto cambia el ángulo de inclinación lateral. Los alerones son el control principal del banco. El timón también tiene un efecto secundario en la inclinación. ^[6]

Relación con otros sistemas de ejes

Estos ejes están relacionados con los ejes principales de inercia , pero no son los mismos. Son ejes de simetría geométrica, independientemente de la distribución de masa de la aeronave. ^{[ cita requerida ]}

En la ingeniería aeronáutica y aeroespacial, las rotaciones intrínsecas alrededor de estos ejes a menudo se denominan ángulos de Euler , pero esto entra en conflicto con el uso existente en otros lugares. El cálculo detrás de ellos es similar a las fórmulas de Frenet-Serret . Realizar una rotación en un marco de referencia intrínseco equivale a multiplicar por la derecha su matriz característica (la matriz que tiene los vectores del marco de referencia como columnas) por la matriz de la rotación. ^{[ cita requerida ]}

Historia

El primer avión en demostrar un control activo sobre los tres ejes fue el planeador 1902 de los hermanos Wright . ^[7]

Ver también

• Aerodinámica
• Sistema de control de vuelo de aeronaves
• Ángulos de Euler
• Aeronave de ala fija
• Superficies de control de vuelo
• Dinámica de vuelo
• Dinámica de vuelo (aviones de ala fija)
• Marco móvil
• Panorámica (cámara)
• Seis grados de libertad
• Teoría del tornillo
• Método de la tríada

Referencias

1. "Eje de guiñada" . Consultado el 31 de julio de 2008 .
2. "Definición de especialidad: EJE YAW" . Archivado desde el original el 8 de octubre de 2012 . Consultado el 31 de julio de 2008 .
3. Clancy, LJ (1975) Aerodinámica Pitman Publishing Limited, Londres ISBN 0-273-01120-0 , sección 16.6 
4. "Diccionario de etimología en línea" . Consultado el 22 de octubre de 2020 .
5. "Estándar MISB 0601" (PDF) . Junta de estándares de imágenes en movimiento (MISB) . Consultado el 1 de mayo de 2015 . También en Archivo: Estándar MISB 0601.pdf .
6. FAA (2004). Manual de vuelo en avión . Washington DC: Departamento de Transporte de EE. UU., Administración Federal de Aviación, capítulo 4, página 2, FAA-8083-3A.
7. "Rotaciones de aviones" . Archivado desde el original el 4 de julio de 2008 . Consultado el 4 de agosto de 2008 .

enlaces externos

• Control del eje de guiñada como medio para mejorar el rendimiento de las aeronaves V / STOL.
• Simulación 3D de marcha rápida de un robot bípedo mediante compensación de momento del eje de guiñada
• Sistema de control de vuelo para una aeronave híbrida en el eje de guiñada