Elevons o tailerons son superficies de control de aviones que combinan las funciones del elevador (usado para control de cabeceo) y el alerón (usado para control de balanceo), de ahí el nombre. Se utilizan con frecuencia en aviones sin cola, como alas voladoras . Un elevon que no es parte del ala principal, sino que es una superficie de cola separada, es un estabilizador (pero los estabilizadores también se usan solo para control de cabeceo, sin función de balanceo, como en la serie de aviones Piper Cherokee).
Los elevadores se instalan a cada lado de la aeronave en el borde de fuga del ala. Cuando se mueven en la misma dirección (hacia arriba o hacia abajo), causarán que se aplique una fuerza de cabeceo (nariz arriba o nariz abajo) a la estructura del avión. Cuando se mueven diferencialmente (uno hacia arriba, uno hacia abajo), harán que se aplique una fuerza de rodadura. Estas fuerzas se pueden aplicar simultáneamente mediante el posicionamiento apropiado de los elevones, por ejemplo, los elevones de un ala completamente hacia abajo y los de la otra ala parcialmente hacia abajo.
Un avión con elevones se controla como si el piloto todavía tuviera superficies separadas de alerones y elevadores a su disposición, controladas por el yugo o palanca. Las entradas de los dos controles se mezclan mecánica o electrónicamente para proporcionar la posición adecuada para cada elevón.
Aplicaciones
Aeronave operativa
Uno de los primeros aviones operativos para utilizar alerones fue el Avro Vulcan , un bombardero estratégico operado por la Fuerza Aérea Real 's V-fuerza . La variante de producción original del Vulan, designada como B.1 , no tenía elevones presentes; en su lugar, utilizó una disposición de cuatro elevadores internos y cuatro alerones externos a lo largo de su ala delta para el control de vuelo. [1] El Vulcan recibió elevones en su segunda variante ampliamente rediseñada, el B.2 ' ; todos los elevadores y alerones fueron eliminados a favor de ocho elevones. [2] Cuando volaban a baja velocidad, los elevadores operaban en estrecha conjunción con los seis frenos de aire de tres posiciones accionados eléctricamente de la aeronave . [3]
Otro de los primeros aviones en utilizar elevones fue el Convair F-102 Delta Dagger , un interceptor operado por la Fuerza Aérea de los Estados Unidos . [4] Unos años después de la introducción del F-102, Convair construyó el B-58 Hustler , uno de los primeros bombarderos supersónicos, que también estaba equipado con elevones. [5]
Tal vez los aviones más icónica equipado con alerones fue el Aérospatiale / BAC Concorde , una británica-francesa supersónico de pasajeros avión . Además del requisito de mantener un control direccional preciso mientras volaban a velocidades supersónicas, los diseñadores también se enfrentaron a la necesidad de abordar adecuadamente las fuerzas sustanciales que se aplicaron a la aeronave durante los virajes y virajes, lo que provocó torsiones y distorsiones de la estructura de la aeronave. La solución aplicada para ambos problemas fue a través de la gestión de los elevones; específicamente, a medida que variaba la velocidad de la aeronave, la relación activa entre los elevones internos y externos se ajustó considerablemente. Solo los elevones más internos, que están unidos al área más rígida de las alas, estarían activos mientras el Concorde volaba a altas velocidades. [6]
El Space Shuttle Orbiter estaba equipado con elevones, aunque estos solo eran operables durante el vuelo atmosférico, que se encontrarían durante el descenso controlado del vehículo de regreso a la Tierra. Había un total de cuatro elevones adheridos a los bordes posteriores de su ala delta. Mientras volaba fuera del vuelo atmosférico, el control de actitud del Shuttle fue proporcionado por el Sistema de Control de Reacción (RCS), que consistía en 44 propulsores de cohetes compactos de combustible líquido controlados a través de un sofisticado sistema de control de vuelo fly-by-wire . [7]
El Northrop Grumman B-2 Spirit , un gran ala voladora operada por la Fuerza Aérea de los Estados Unidos como un bombardero furtivo estratégico , también usó elevones en su sistema de control. Northrop había optado por controlar la aeronave mediante una combinación de timones de freno divididos y empuje diferencial después de evaluar varios medios diferentes de ejercer el control direccional con una infracción mínima en el perfil del radar de la aeronave. [8] [9] Cuatro pares de superficies de control se colocan a lo largo del borde de fuga del ala; Si bien la mayoría de las superficies se utilizan en toda la envolvente de vuelo de la aeronave, los elevones internos normalmente solo se aplican mientras se vuela a velocidades lentas, como en la aproximación al aterrizaje. [10] Para evitar posibles daños por contacto durante el despegue y proporcionar una actitud de cabeceo con el morro hacia abajo, todos los elevones permanecen inclinados durante el despegue hasta que se alcanza una velocidad aerodinámica lo suficientemente alta. [10] Las superficies de vuelo del B-2 se ajustan y reposicionan automáticamente sin la intervención del piloto para hacerlo, estos cambios son comandados por el complejo sistema de control de vuelo fly-by-wire quadruplex controlado por computadora de la aeronave para contrarrestar la inestabilidad inherente del configuración del ala voladora. [11]
Programas de investigación
Existen varios esfuerzos de investigación y desarrollo de tecnología para integrar las funciones de los sistemas de control de vuelo de la aeronave , como alerones, elevadores, elevones y flaps en las alas para realizar el propósito aerodinámico con las ventajas de menos: masa, costo, resistencia, inercia (para más rápido, más fuerte respuesta de control), complejidad (mecánicamente más simple, menos partes o superficies móviles, menos mantenimiento) y sección transversal del radar para el sigilo . Sin embargo, el principal inconveniente es que cuando los elevadores se mueven hacia arriba al unísono para elevar el cabeceo de la aeronave, generando sustentación adicional, reducen la curvatura o curvatura hacia abajo del ala. El camber es deseable cuando se generan altos niveles de sustentación, por lo que los elevadores reducen la sustentación máxima y la eficiencia de un ala. Estos pueden usarse en muchos vehículos aéreos no tripulados (UAV) y aviones de combate de sexta generación . Dos enfoques prometedores son las alas flexibles y la fluídica.
En alas flexibles, gran parte o toda la superficie del ala puede cambiar de forma en vuelo para desviar el flujo de aire. El ala aeroelástica activa X-53 es un esfuerzo de la NASA . El ala adaptable compatible es un esfuerzo militar y comercial. [12] [13] [14]
En fluídica , las fuerzas en los vehículos ocurren a través del control de circulación, en el que las piezas mecánicas más grandes y complejas se reemplazan por sistemas fluídicos más pequeños y simples (ranuras que emiten flujos de aire) donde las fuerzas más grandes en los fluidos son desviadas por chorros más pequeños o flujos de fluido intermitentemente, para cambiar la dirección de los vehículos. [15] [16] [17] En este uso, la fluídica promete menor masa, costos (hasta un 50% menos), inercia y tiempos de respuesta muy bajos , y simplicidad.
Ver también
- Alerón
- Flaperon
- Ala delta
- Ala voladora
- Spoileron
- Estabilizador
Referencias
Citas
- ^ Notas del piloto pt. 1, cap. 10, párr. 1 (a).
- ^ Manual de tripulación aérea pt. 1, cap. 7, párr. 7.
- ^ Manual de tripulación aérea pt. 1, cap. 7, párrafo 70.
- ^ Pavo real, Lindsay (1986). "Delta Dart: último de los combatientes del siglo" (PDF) . NASA . Consultado el 30 de julio de 2020 .
- ^ Spearman, Leroy (junio de 1984). "Algunos descubrimientos aerodinámicos y programas de investigación relacionados de NACA / NASA después de la Segunda Guerra Mundial" (PDF) . NASA .
- ^ Owen 2001 , p. 78.
- ^ "HSF - El transbordador" . NASA . Consultado el 17 de julio de 2009 .
- ^ Sweetman , 2005 , p. 73
- ^ Chudoba 2001 , p. 76
- ↑ a b Chudoba , 2001 , págs. 201–202
- ^ Moir y Seabridge , 2008 , p. 397
- ^ Scott, William B. (27 de noviembre de 2006), "Morphing Wings" , Semana de la aviación y tecnología espacial
- ^ "FlexSys Inc .: Aeroespacial" . Archivado desde el original el 16 de junio de 2011 . Consultado el 26 de abril de 2011 .
- ^ Kota, Sridhar; Osborn, Russell; Ervin, Gregory; Maric, Dragan; Flick, Peter; Paul, Donald. "Ala compatible con la misión adaptable: diseño, fabricación y prueba de vuelo" (PDF) . Ann Arbor, MI; Dayton, OH, EE.UU .: FlexSys Inc., Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea. Archivado desde el original (PDF) el 22 de marzo de 2012 . Consultado el 26 de abril de 2011 .
- ^ P. John (2010). "El programa de investigación industrial integrada de vehículos aéreos sin flap (FLAVIIR) en ingeniería aeronáutica" . Actas de la Institución de Ingenieros Mecánicos, Parte G: Revista de Ingeniería Aeroespacial . Londres: Publicaciones de ingeniería mecánica. 224 (4): 355–363. doi : 10.1243 / 09544100JAERO580 . ISSN 0954-4100 . Archivado desde el original el 17 de mayo de 2018.
- ^ "Showcase UAV demuestra vuelo sin flap" . BAE Systems. 2010. Archivado desde el original el 7 de julio de 2011 . Consultado el 22 de diciembre de 2010 .
- ^ "Demon UAV entra en la historia volando sin flaps" . Metro.co.uk . Londres: Associated Newspapers Limited. 28 de septiembre de 2010.
Bibliografía
- Chudoba, Bernd (2001), Stability and Control of Conventional and Unconventional Aircraft Configurations: A Generic Approach , Stoughton, Wisconsin: Books on Demand, ISBN 978-3-83112-982-9
- Owen, Kenneth (2001). Concorde: Historia de un pionero supersónico . Londres: Museo de Ciencias. ISBN 978-1-900747-42-4.
- Moir, Ian; Seabridge, Allan G. (2008), Aircraft Systems: Mechanical, Electrical and Avionics Subsystems Integration , Hoboken, Nueva Jersey: John Wiley & Sons, ISBN 978-0-4700-5996-8
- Dulce, Bill. "Dentro del bombardero furtivo". Impresión Zenith, 1999. ISBN 1610606892 .
- Manual de tripulaciones aéreas Vulcan B.Mk.2 (AP101B-1902-15). Londres: Ministerio del Aire, 1984.