¿Alguien ha investigado o construido un avión que controle el cabeceo y el balanceo bombeando líquido dentro del fuselaje?

Las fuerzas aerodinámicas resultantes de las deflexiones de la superficie son órdenes de magnitud mayores y más rápidas (en su tasa de cambio) que las fuerzas gravitatorias que se obtienen al cambiar el centro de masa.

Además, como OP parece darse cuenta, el control de guiñada no sería factible con este método.

Entonces, en general, no sería imposible, pero no tiene ventajas claras que superen las grandes desventajas. Tampoco tengo conocimiento de ningún prototipo o demostrador tecnológico que utilice este método.

Hasta ahora, solo lanzamiento. El combustible se bombea entre los tanques para compensar la aeronave. Esto es especialmente útil para los aviones supersónicos, porque su centro de presión se mueve una cuarta parte de la cuerda del ala entre el vuelo subsónico y el supersónico. El mejor ejemplo sería el Concorde:

… durante el vuelo, el combustible se transfiere de un tanque a otro para mantener el ajuste y el equilibrio de la aeronave, ya que no tiene un plano de cola completo que se usaría en un avión subsónico para realizar esta tarea. También para el vuelo supersónico, el centro de gravedad es fundamental y se requiere que se mueva a diferentes velocidades ( fuente ) .

Antes del despegue y durante la aceleración a través de Mach1 a Mach 2 eventual, el combustible se bombea desde los tanques delanteros hacia los tanques traseros y los tanques colectores en las alas. Alrededor de 20 toneladas de combustible se mueven en el proceso y dan como resultado un desplazamiento hacia atrás del CdG de 6 pies (2 metros).

Tanques de combustible y esquema de transferencia del Concorde ( fuente de la imagen )

Airbus está utilizando un esquema similar para ajustar con precisión el centro de gravedad para un rendimiento óptimo.

Espero que, especialmente para el balanceo, el bombeo de fluidos no dé una respuesta lo suficientemente rápida. Al volar a través de ráfagas de aire, es muy útil tener un control de balanceo receptivo.

Si acepta una masa sólida en lugar de un fluido, entonces los planeadores de Otto Lilienthal califican como el primer avión que utilizó el cambio de peso para el control , tanto en cabeceo como en balanceo. Siguiendo sus pasos, todos los ala delta y triciclo utilizan esta técnica hasta el día de hoy.

Otto Lilienthal en su Normalflugapparat , el primer avión producido en serie ( fuente de la imagen ). Aquí echa las piernas hacia atrás para lanzar.

Otro primero usó el cambio de peso, aunque solo para controlar el cabeceo: el primer Zeppelin tenía un peso de 100 kg suspendido entre su góndola delantera y trasera que podía moverse hacia adelante y hacia atrás para ajustar el centro de gravedad.

De www.airships.net :

El cabeceo estaba controlado por un peso deslizante suspendido debajo del casco que podía moverse hacia adelante y hacia atrás; no había ascensores para el control de cabeceo ni aletas para la estabilidad.

El peso resultó insuficiente, atascándose en ocasión del primer vuelo. Posteriormente se aumentó a 150 kg. Los elevadores y las aletas habrían ayudado menos porque los dos motores de gasolina de 14 hp nunca permitieron que la nave volara lo suficientemente rápido para un control aerodinámico efectivo.

El transbordador espacial de la NASA (entre muchos otros sistemas de misiles) utiliza líquido bombeado para controlar el cabeceo, balanceo y elevación.

Sin embargo, no de la forma en que lo diagramaste. En lugar de utilizar superficies de control hidráulicas, utiliza vectores de empuje para controlar los tres ángulos. Enviando el combustible con una ligera diferencia de ángulo, o usando RCS para cambiar los ángulos.

La vectorización de empuje funciona cambiando el ángulo con el que se expulsa el combustible desde la tobera del cohete y, por lo tanto, cambiando la dirección del empuje. Esto puede cambiar el cabeceo y la guiñada de un avión (para un cohete, cabeceo y balanceo). Controlar el balanceo es otro aspecto que requiere dos o más propulsores, que aplican un par de torsión a la estructura, de forma similar a como se hace girar un trompo.