Superficies de Control de Vuelo Primarias - Primary Flight Control Surfaces
Las superficies de control de vuelo primarias en un avión de ala fija incluyen: alerones, elevadores y el timón. Los alerones están fijados al borde de salida de ambas alas y, al moverlos, hacen girar la aeronave alrededor del eje longitudinal. El elevador está unido al borde de salida del estabilizador horizontal.
Cuando se mueve, modifica el cabeceo de la aeronave, que es la actitud sobre el eje horizontal o lateral. El timón está unido al borde de salida del estabilizador vertical. Cuando el timón cambia de posición, la aeronave gira sobre el eje vertical (guiñada).
Las superficies de mando primarias suelen ser similares en su construcción y sólo varían en tamaño, forma y métodos de fijación. En las aeronaves ligeras de aluminio, su estructura suele ser similar a la de un ala totalmente metálica. Esto es apropiado porque las superficies de control primarias son simplemente dispositivos aerodinámicos más pequeños.
Suelen estar fabricadas con una estructura de aleación de aluminio construida en torno a un único larguero o tubo de torsión al que se le colocan las costillas y se fija un revestimiento. En muchos casos, las costillas ligeras se estampan a partir de láminas de aluminio planas. Los agujeros en las costillas aligeran el conjunto. El revestimiento de aluminio se fija con remaches. La figura ilustra este tipo de estructura, que puede encontrarse en las superficies de control primarias de los aviones ligeros, así como en los aviones medianos y pesados.
Las superficies de control primarias construidas con materiales compuestos también se utilizan habitualmente. Se encuentran en muchas aeronaves pesadas y de alto rendimiento, así como en planeadores, aviones caseros y aeronaves deportivas ligeras. Las ventajas de peso y resistencia sobre la construcción tradicional pueden ser significativas. Se emplea una gran variedad de materiales y técnicas de construcción.
La figura muestra ejemplos de aeronaves que utilizan tecnología de materiales compuestos en las superficies de control de vuelo primarias. Obsérvese que las superficies de control de las aeronaves con revestimiento de tela suelen tener superficies con revestimiento de tela, al igual que las aeronaves con revestimiento de aluminio (ligeras) suelen tener superficies de control totalmente de aluminio. Es fundamental que las superficies de control primarias estén equilibradas para que no vibren ni se agiten con el viento.
Realizado según las instrucciones del fabricante, el equilibrado suele consistir en asegurar que el centro de gravedad de un dispositivo concreto esté en el punto de articulación o por delante del mismo. Si no se equilibra correctamente una superficie de control, puede producirse un fallo catastrófico. La figura ilustra varias configuraciones de alerones con sus puntos de articulación muy por detrás del borde de ataque. Esta es una característica de diseño común utilizada para evitar el flameo.
Alerones - Ailerons
Los alerones son las principales superficies de control de vuelo que mueven la aeronave alrededor del eje longitudinal. En otras palabras, el movimiento de los alerones en vuelo hace que la aeronave ruede. Los alerones suelen estar situados en el borde de salida de cada una de las alas. Están integrados en el ala y se calculan como parte de la superficie del ala. La figura muestra la ubicación de los alerones en varios diseños de puntas de ala.
Los alerones se controlan mediante un movimiento de lado a lado de la palanca de control en la cabina o una rotación del yugo de control. Cuando el alerón de un ala se desvía hacia abajo, el alerón del ala opuesta se desvía hacia arriba. Esto amplifica el movimiento del avión alrededor del eje longitudinal. En el ala en la que el borde de fuga del alerón se desplaza hacia abajo, aumenta la comba y la sustentación. Por el contrario, en la otra ala, el alerón levantado disminuye la sustentación.
El resultado es una respuesta sensible a la entrada de control para hacer rodar el avión. La solicitud del piloto para el movimiento de los alerones y el alabeo se transmite desde la cabina de mando a la superficie de control real de diversas maneras, dependiendo de la aeronave. Se puede emplear un sistema de cables y poleas de control, tubos de empuje y tracción, hidráulicos, eléctricos o una combinación de ellos.
Las aeronaves sencillas y ligeras no suelen tener un control de alerones hidráulico o eléctrico fly-by-wire. Estos se encuentran en las aeronaves pesadas y de alto rendimiento. Las aeronaves grandes y algunas de alto rendimiento también pueden tener un segundo conjunto de alerones situados en el borde de salida de las alas. Estos forman parte de un complejo sistema de superficies de control primarias y secundarias que se utilizan para proporcionar control lateral y estabilidad en vuelo.
A bajas velocidades, los alerones pueden ser aumentados por el uso de flaps y spoilers. A altas velocidades, sólo se requiere la deflexión de los alerones interiores para hacer rodar la aeronave, mientras que las otras superficies de control se bloquean o permanecen estacionarias.
Elevador - Elevator
El elevador es la principal superficie de control de vuelo que mueve el avión alrededor del eje horizontal o lateral. Esto hace que el morro de la aeronave se incline hacia arriba o hacia abajo. El elevador está articulado al borde de salida del estabilizador horizontal y suele abarcar la mayor parte o toda su anchura. Se controla en la cabina empujando o tirando de la palanca de control o del yugo hacia delante o hacia atrás.
Las aeronaves ligeras utilizan un sistema de cables de control y poleas o tubos de empuje y tracción para transferir las entradas de la cabina al movimiento del elevador. Las aeronaves de alto rendimiento y de gran tamaño suelen emplear sistemas más complejos. En estas aeronaves se suele utilizar la energía hidráulica para mover el elevador. En las aeronaves equipadas con controles fly-by-wire, se utiliza una combinación de energía eléctrica e hidráulica.
Timón de Cola - Rudder
El timón es la superficie de control principal que hace que una aeronave se desvíe o se mueva alrededor del eje vertical. Proporciona un control direccional y, por lo tanto, orienta el morro de la aeronave en la dirección deseada. La mayoría de las aeronaves tienen un solo timón articulado al borde de salida del estabilizador vertical. Se controla mediante un par de pedales de timón en la cabina.
Cuando el pedal derecho se empuja hacia delante, desvía el timón hacia la derecha, lo que mueve el morro del avión hacia la derecha. El pedal izquierdo está preparado para moverse simultáneamente hacia la popa. Cuando el pedal izquierdo se empuja hacia delante, el morro de la aeronave se mueve hacia la izquierda.
Al igual que con los demás mandos de vuelo primarios, la transferencia del movimiento de los mandos de la cabina al timón varía en función de la complejidad de la aeronave. Muchas aeronaves incorporan el movimiento direccional de la rueda de morro o de cola en el sistema de control del timón para la operación en tierra. Esto permite al operador dirigir la aeronave con los pedales del timón durante el rodaje cuando la velocidad del aire no es lo suficientemente alta para que las superficies de control sean efectivas.
Algunos aviones grandes tienen una disposición de timón dividido. En realidad se trata de dos timones, uno encima del otro. A bajas velocidades, ambos timones se desvían en la misma dirección cuando se pisan los pedales. A velocidades más altas, uno de los timones deja de funcionar, ya que la deflexión de un solo timón es suficiente desde el punto de vista aerodinámico para maniobrar la aeronave.
