¿Cómo se produce el bloqueo del timón?

El bloqueo del timón requiere un enlace mecánico entre los pedales del timón y el timón. Sin fuerza en los pedales, el timón se moverá (flotará) hacia una posición de equilibrio que depende del ángulo de deslizamiento lateral y los coeficientes de momento de bisagra de ese timón en particular.

Con suficiente ángulo de deslizamiento lateral, el timón alcanzará sus límites de deflexión y se detendrá para seguir avanzando. Si el ángulo de deslizamiento sigue aumentando, la diferencia entre la deflexión máxima y el ángulo de flotación teórico (si no hubiera topes mecánicos) determinará la fuerza aerodinámica por la que el timón se presiona contra los topes.

En este punto, el timón exhibirá un flujo completamente separado en su lado de sotavento, pero eso solo cambia las derivadas del momento de bisagra y el ángulo de flotación resultante. Normalmente, la relación entre el cambio en el ángulo de deslizamiento lateral y el cambio resultante en el ángulo de flotación es menor que uno para ángulos pequeños pero aumenta por encima de uno para ángulos más grandes. Esto significa que el timón experimentará un fuerte aumento del momento de bisagra para pequeños aumentos del ángulo de deslizamiento lateral una vez que haya alcanzado su deflexión máxima.

Hasta qué punto el piloto puede superar esas fuerzas y llevar el timón a la posición neutral depende del tamaño del timón y la presión dinámica. Idealmente, él/ella nunca permitiría que el timón flote, lo que también debería asegurar que los ángulos de deslizamiento lateral se mantengan bajos. Sin embargo, en algunas maniobras, como un deslizamiento lateral, desea ángulos de deslizamiento laterales altos, y allí un timón bloqueado es bastante normal.

Cuando volaba el Schempp-Hirth Discus , podía flotar suavemente en un deslizamiento lateral con ángulos moderados y sin bloqueo del timón, o balancear violentamente la aeronave hacia el deslizamiento lateral, lo que resultó en un ángulo de deslizamiento lateral más alto y un timón bloqueado. Sin embargo, las fuerzas de timón en un planeador son bajas y terminar con esta condición fue trivialmente fácil.

También presencié un accidente en mi carrera cuando salió mal un vuelo de prueba con un avión marginalmente estable. El avión volaba a Mach 0,7 y tenía un enlace de timón completamente mecánico. El piloto había quitado los pies de los pedales y la aeronave se deslizó lateralmente cuando hizo dobletes de alerones. Solo cuando la deflexión del timón alcanzó los 10° intentó corregir esa condición (en este punto, el ángulo de deslizamiento lateral también era de unos 10°), pero el deterioro de la estabilidad direccional en un deslizamiento lateral más alto empujó a la aeronave a un máximo de 27° de deslizamiento lateral. Dado que la deflexión máxima del timón era de solo 20°, la aeronave recuperó cierta estabilidad con el timón bloqueado en el ángulo máximo de deslizamiento lateral y terminó con una oscilación de guiñada de entre 17° y 27° de deslizamiento lateral. Las fuerzas del pedal involucradas eran demasiado altas para ser superadas. Desafortunadamente, la cola era una cola en T y producía un fuerte momento de cabeceo hacia abajo con esos ángulos de deslizamiento lateral más altos, y también las fuerzas de la palanca eran demasiado altas para corregir eso. Al final, el avión se zambulló en el suelo.

Normalmente, el flujo de aire sobre el estabilizador vertical es de adelante hacia atrás, lo que significa que golpea la cara delantera del timón y actúa para centrarlo. Pero el estabilizador vertical es en realidad como un ala pequeña. En un deslizamiento lateral, el flujo de aire proviene más del costado. Si desliza la cola a la derecha, usando el timón izquierdo, el flujo de aire proviene de la derecha. Cuando el estabilizador vertical se detiene, el flujo de aire ya no actúa para centrar el timón: simplemente lo empuja y lo aleja del centro.