¿Por qué las aeronaves usan alerones en lugar de timones durante el turno?

Answer 1

¿Por qué las aeronaves usan alerones en lugar de timones durante el turno?

Buenas respuestas hasta ahora; Solo quiero agregar una perspectiva histórica.

Varias personas desarrollaron vehículos manejables y controlables más pesados ​​que el aire de forma simultánea e independiente en los primeros años del siglo XX. El principal problema con ellos era que nadie (aparte de los hermanos Wright) había descubierto cómo hacer que un avión cambiara de dirección de manera segura y eficiente. Sí, tenían timones, como los de un bote; y también tenían timones “horizontales”, o “ascensores”, como los de un submarino. Pero cuando el único control que se aplica es el timón, hace que el avión se desplace (gire hacia los lados) en la dirección de la aplicación del timón, pero también provoca una reacción adversa al balanceo que, además de ser incómodo para los ocupantes, dificulta la precisión predecir el período de tiempo y la distancia que le tomará al avión completar un giro hacia el rumbo deseado; luego, al salir del turno para ir derecho nuevamente, ocurre la misma tirada adversa, una y otra vez. Por esta razón, la mayoría de los primeros “hombres pájaro”, tanto en Europa como en los EE. UU., Hicieron saltos cortos y directos durante años .

“Los secretos de la construcción que los hermanos [Wright] habían querido proteger pronto fueron revelados en otros aviones, especialmente por Glenn Curtiss, cuyos modelos Red Wing y June Bug fueron volados por primera vez en 1908. Los pilotos franceses Gabriel Voisin, Henri Farman y Lon Delagrange y Traian Vuia de Rumania había volado brevemente en máquinas de su propio diseño. Alberto Santos-Dumont también había logrado levantar un avión en el aire, pero no sabía cómo hacer giros, y su vuelo más largo fue de solo 722 pies ”.

Wright Brothers: una promesa de vuelo cumplida

Lo que la mayoría de estos pioneros aviadores no sabían era lo que los hermanos Wright habían descubierto con sus experimentos con planeadores, incluso antes de que comenzaran a diseñar una nave motorizada más pesada que el hombre: los aviones operan en tres dimensiones, y así Es necesario controlar su movimiento en los 3 ejes para estar completamente a cargo de su movimiento a través del aire. Es decir, la principal contribución de los hermanos Wright al diseño de naves más pesadas que el aire fue el control de 3 ejes. Era la condición sine qua non de un avión práctico : uno capaz de responder a ráfagas de viento adversas, girar con precisión y permanecer en el aire durante un tiempo prolongado.

Aquí hay un extracto de los comentarios de un observador sobre la primera aparición pública importante de los Wright, en la exhibición aérea de LeMans en Francia en 1908 (misma fuente):

“Sin fanfarria, [Wilbur Wright] hizo su primer vuelo [en la reunión de Le Mans] el 8 de agosto de 1908. Aunque voló solo un poco más de dos millas y estuvo en el aire solo un minuto y 45 segundos, mostró tal control en el Resulta que los escépticos franceses estaban asombrados. Voló todos los días durante los siguientes cinco días (nunca los domingos) y aumentó sus tiempos y distancias en el aire hasta el punto que dio la vuelta al campo siete veces. En una carta a Orville, Wilbur dijo: “Nunca viste nada como el cambio completo de posición que tuvo lugar después de dos o tres pequeños vuelos de menos de dos minutos cada uno”.

“El campo en Le Mans pronto demostró ser demasiado pequeño, y se mudó al cercano Camp d’Auvours, donde se reunían multitudes cada vez más grandes cada día. La prensa francesa comenzó a alabar sus vuelos en términos brillantes. Le Figaro , un destacado periódico francés, declaró que el “avión” de los Wright no fue un éxito; ¡fue un triunfo!

Eso es lo que el concepto de control de balanceo agregó a la capacidad de giro de los aviones.

Answer 2

Permítame limitar mi respuesta a los diseños de aviones convencionales con el ala hacia adelante del estabilizador horizontal.

Depende del tipo de turno del que estemos hablando. En un giro coordinado que generalmente se vuela como el procedimiento correcto, los alerones se utilizan para hacer rodar la aeronave de modo que la elevación producida por el ala ya no sea perpendicular al suelo. Esto significa que parte del elevador está empujando el avión horizontalmente hacia el ala. El componente horizontal de la elevación produce una fuerza lateral en el ala debido a esto.

En un avión como un Cessna 172, el estabilizador horizontal está produciendo una fuerza aerodinámica opuesta a la elevación para equilibrar el avión en vuelo normal. Al igual que el ala cuando se enrolla en un ángulo perpendicular, parte de la carga aerodinámica en realidad está empujando hacia los lados porque el estabilizador está inclinado como el ala. El componente horizontal de la fuerza aerodinámica empuja el avión hacia los lados en el estabilizador horizontal, pero es opuesto al ala porque produce fuerza aerodinámica normalmente y el ala produce elevación normalmente.

En este caso, el ala más delantera está “empujando el avión en una dirección y el estabilizador trasero lo está empujando en la dirección opuesta. Es por eso que un avión gira en vuelo coordinado. Los componentes horizontales de ambos se elevan en el ala y bajan en la cola opuesta el uno al otro e introducir un momento decisivo de fuerza.

Se necesita un timón a medida que se inicia el giro porque al rodar el avión, el ala que se levanta crea más resistencia que la que se baja. Arrastrar y levantar están atados juntos, así que levantar el ala “lo arrastra” hacia atrás y crea un momento de giro indeseable que el timón corrige fácilmente. Esto es durante la transición del nivel al ángulo de balanceo deseado.

Un piloto puede hacer rodar la aeronave pero NO hacer que gire aplicando el timón opuesto. Es un poco más difícil de explicar con precisión, pero en general, el timón se puede utilizar para contrarrestar el componente horizontal de la carga aerodinámica en la cola. La aeronave en este caso está en un “deslizamiento” y el rumbo no está cambiando. Sin embargo, en un deslizamiento, el componente horizontal de la elevación en el ala todavía está completamente activo, por lo que la aeronave esencialmente vuela un poco de lado y no está en vuelo coordinado y no gira, pero está inclinado.

En un giro de deslizamiento, de hecho, es el timón mismo el que causa el momento de fuerza giratorio y el giro que no está coordinado. Esta es una técnica que utilicé de manera abrupta, por así decirlo en las Citabrias que volé, que se puede utilizar para iniciar un giro desde el puesto cercano, aunque también se necesita un montón de alerones opuestos para obtener un giro realmente bueno en una Citabria. Simplemente no lo dejes pasar más de tres vueltas en el giro porque, vaya, a los cuatro años comienza a terminar realmente y comienza a actuar como si quisiera seguir girando. No está bien.

Los giros en derrape también se usan cuando el avión todavía está a velocidad de vuelo pero demasiado cerca del suelo para inclinarse justo antes del aterrizaje. El deslizamiento de un avión hará que el ala en el exterior del giro se eleve porque aumenta la velocidad relativa sobre ese ala y también reduce la elevación del ala interior al mismo tiempo debido a la menor velocidad relativa del aire durante el giro de deslizamiento. Los movimientos bruscos del timón de desviación completa y los giros deslizantes pueden dar como resultado un giro rápido. Esto es genial si planeas ponerte al revés, pero es una MUY mala idea si no lo estás.

Answer 3

Esta es una respuesta que no es de ingeniería, pero tiene 500 horas de tiempo de vuelo. Alerones y timones hacen cosas diferentes. Los timones mueven la nariz del avión de izquierda a derecha (como el volante de un automóvil), por lo que en realidad se acostumbra mucho en tierra para rodar (cuando levantar las alas no es un factor). Los alerones cambian el movimiento del aire sobre las alas, haciendo que la elevación sea más alta en un lado que en el otro; El diferencial en la elevación significa que un ala sube y el otro baja, lo que hace que el avión gire. Los timones se usan junto con alerones para evitar que la aeronave se deslice a través de la curva y lidiar con el impacto de la elevación diferencial en el timón.

Nunca he intentado girar un avión solo con timón (es decir, girar a un rumbo significativamente nuevo). Probablemente se podría hacer, pero sería mucho más lento que usar los alerones.

Answer 4

Estás pensando mal Los aviones usan ambos. Utilizan alerones en conjunción con el timón en un giro adecuado. Esto se llama giro coordinado. A diferencia de los vehículos terrestres, los aviones viajan a una velocidad mucho mayor en el aire. Cuando hace un giro, no es cómodo para los pasajeros doblar el cuello o ser arrojados hacia un lado debido a la inercia. Piense cuando viaja en un autobús que viaja rápido y de repente hay una curva y el conductor no disminuye la velocidad. Tienes la oportunidad de balancearse en los lados opuestos a la dirección de giro. En segundo lugar, el giro coordinado es obligatorio para una aeronave, especialmente a bajas velocidades para garantizar la misma cantidad de elevación en ambas alas, reduciendo así el riesgo de entrar en un “giro”. Cuando gira un avión de manera no coordinada, el ala opuesta al giro viaja a una distancia mayor que el ala dentro de la curva de un giro. Esto da como resultado una elevación desigual ya que ambas alas tienen velocidades diferentes. En un giro coordinado, se inclina la aeronave para dejarla circular de lado, como una motocicleta que se inclina en una curva, para colocar el centro de gravedad en el centro y para reducir la curva recorrida por el ala exterior.

Answer 5

Usar el alerón es similar a inclinar la motocicleta en una curva

Pero no se recomienda dirigir el avión con un solo control.

El alerón influye en el movimiento de la aeronave en el eje de balanceo, mientras que los rodders afectan el guiñada y el cabeceo. Pero cuando el avión rueda, los timones y los elevadores comienzan a cambiar de función.

Si va a volar limpio y cómodo, debe coordinar los movimientos de la superficie de control total del avión al mismo tiempo. Volar es un arte y necesitas algo de talento para poder volar realmente bien.

Si no tiene armonía en su vuelo, sus pasajeros se vuelven nauseabundos, pero en casos extremos también puede encontrar un “puesto de control cruzado”

Answer 6

Usar los alerones y el banco en lugar del timón y la guiñada es una forma mucho más eficiente de girar el avión porque está usando toda la fuerza de elevación del ala para girar el avión. También es un giro mucho más suave y cómodo para cualquier pasajero. Usar el timón crearía un movimiento de guiñada bastante brusco que no es muy cómodo para los pasajeros.

EDITAR: Quiero agregar que no se trata solo de alerones: los timones también se utilizan para mantener el giro coordinado, sino que la fuerza de giro principal proviene de los alerones.

Answer 7

Debido a que un giro de alerones inclinados (con un poco de timón y palanca trasera) mantiene el aparente vector g “vertical” con respecto a la aeronave. En otras palabras, la gravedad parece estar directamente hacia abajo a través del piso.

Este es un giro coordinado.

Un giro puramente de guiñada tendría un componente centrífugo que tendería a arrojarte de lado en la cabina (como un automóvil).

Answer 8

Control de uso.

Los giros se realizan a través de una entrada coordinada de timón y alerón. Los alerones, por supuesto, controlan el balanceo mientras el timón controla la guiñada. El uso adecuado da como resultado lo que los pilotos llaman turnos coordinados.

En algunos aviones, la necesidad del uso del timón ha sido reemplazada por pestañas móviles en la parte superior de las alas. Cuando el piloto comienza su turno con la aplicación de alerones, las pestañas extienden automáticamente una cantidad preestablecida. La extensión de la pestaña reemplaza la necesidad manual de la aplicación del timón. Esto da como resultado giros más suaves y menos carga de trabajo piloto.

Answer 9

En realidad usan ambos.

Sin embargo, el movimiento del yugo es notable y deliberado, mientras que el movimiento del pedal del timón es leve. Demasiado timón y el avión se deslizará, muy poco o nada y se deslizará. En cualquier caso, te sientes fuera de balance.

Para detalles técnicos vea las otras buenas respuestas.

Answer 10

Mis primeros modelos de aviones utilizaron el control “Solo timón”. Mueva el timón y el avión se inclina y gira automáticamente. Cuando volaba un J-3 Cub, me gustaba volar solo con alerones y elevador; un poco descoordinado, pero divertido y factible. Muchas técnicas extrañas funcionan, y cada piloto debe practicar un control no estándar.