¿Por qué a menudo tenemos más de un método para reducir la velocidad (retardar) las aeronaves en tierra?

Sospecho que se debe a la redundancia, la seguridad y la utilidad en diferentes circunstancias.

• Los inversores de empuje son útiles para reducir la velocidad desde altas velocidades, pero no querrá usarlos cuando intente detenerse en una puerta.
• Los frenos de las ruedas son potentes tanto a alta velocidad como al estacionar, pero pueden incendiarse si la temperatura resultante del frenado es demasiado alta. También menos eficiente en pistas resbaladizas.
• Algunas aeronaves (principalmente) militares tienen ganchos de cola a pesar de no estar diseñadas para aterrizar en portaaviones. Los ganchos brindan una alternativa a la expulsión y pérdida de un avión que, por lo demás, funciona bien si fallan los sistemas que accionan los frenos.
• Las rampas de frenado, que yo sepa, se utilizan principalmente en aviones sin inversores de empuje; estos proporcionan una alternativa a los frenos de rueda que es útil en ciertas partes del mundo. Los F-16 y F-35 de Norwegian están equipados con tolvas de frenado, ya que operan regularmente en áreas con mucho hielo y nieve. Los paracaídas de frenado deben desecharse antes del rodaje y deben volver a empaquetarse antes de que puedan usarse nuevamente, por lo que son menos comunes que los otros métodos.

Probablemente hay otros medios para reducir la velocidad que he olvidado enumerar. Si estás en un avión con un solo medio para reducir la velocidad, ¿qué haces cuando no funciona? Tener múltiples medios para reducir la velocidad significa que cualquier pasajero o tripulación tiene una mayor probabilidad de sobrevivir, y también que una falla puede causar menos daños a la aeronave.

Los múltiples métodos de frenado ayudan a detener un avión más rápido, tanto al proporcionar diferentes medios de frenado como al complementarse entre sí.

Los frenos de las ruedas son el principal método de frenado en el avión. Funcionan a cualquier velocidad y pueden proporcionar una buena fuerza de frenado según la cantidad de fricción entre los neumáticos y el suelo. Los frenos convierten la energía cinética de la aeronave en calor y tienen una capacidad limitada para disipar ese calor. Se puede retrasar el despegue de la aeronave para permitir que los frenos se enfríen después de un despegue interrumpido o un cambio de rumbo corto. Los frenos se desgastan con el tiempo y deben ser reemplazados. Las aeronaves que son livianas y lentas pueden estar bien solo con frenos en las ruedas, ya que los otros métodos son menos efectivos en este caso y agregarían complejidad y peso.

Los frenos de velocidad o los alerones generalmente se extienden desde la superficie superior del ala. Esto aumenta la resistencia y reduce la sustentación producida por las alas, y es más efectivo a velocidades más altas. La elevación reducida significa más peso sobre las ruedas, lo que aumenta su fricción y la eficacia de los frenos. Los aviones de pasajeros generalmente extenderán los spoilers inmediatamente después del aterrizaje para aumentar la efectividad del frenado y el control a medida que reducen la velocidad. Se requiere que las aeronaves puedan demostrar un despegue interrumpido y detenerse usando solo frenos y spoilers en una pista seca. Técnicas como mantener el morro alto el mayor tiempo posible o simplemente sostener el elevador también pueden agregar frenado aerodinámico.

El empuje inverso redirige parte del empuje del motor hacia adelante. Esto proporciona una fuerza de frenado y para los motores debajo del ala también ayuda a interrumpir el flujo de aire sobre el ala, lo que reduce la sustentación. Los motores a reacción redirigen el aire del núcleo y/o del ventilador hacia adelante, las hélices pueden cambiar de paso para empujar el aire hacia adelante. Esto puede ser particularmente importante en pistas contaminadas donde la baja fricción limita la eficacia de los frenos. El empuje inverso generalmente solo se usa a velocidades más altas para reducir el riesgo de que se ingieran desechos o gases de escape.

Estos son los principales métodos disponibles en los aviones. Los frenos son los más versátiles pero requieren fricción y deben ser reemplazados. Los frenos de velocidad y el empuje inverso utilizan fuerzas aerodinámicas a velocidades más altas para ayudar a reducir la velocidad y aumentar la eficacia de los frenos. Los frenos de velocidad son básicamente "libres", el empuje inverso es relativamente barato y efectivo. La reducción de la carga aplicada a los frenos de las ruedas reduce la temperatura y el desgaste; los frenos de acero se deterioran mucho más a temperaturas más altas. Tener múltiples métodos también proporciona cierta redundancia, pero cuando la fricción de la pista es baja, es importante que todos se utilicen de manera efectiva para detener la aeronave.

Las rampas de arrastre son otra opción para reducir la velocidad. Al aterrizar, el paracaídas se suelta y utiliza la resistencia para reducir la velocidad de un avión. El paracaídas proporciona una gran cantidad de resistencia, pero debe recogerse y volver a empaquetarse después de cada aterrizaje. Esto es útil para aeronaves con altas velocidades de aterrizaje donde el costo es un problema menor, como los aviones de combate o el transbordador espacial.

Los ganchos de cola agarran los cables en el suelo y el cable proporciona la fuerza de frenado a la aeronave. Esto puede detener la aeronave rápidamente, pero requiere una aeronave diseñada con un gancho que pueda soportar las fuerzas de frenado. Los ganchos son útiles en portaaviones donde el espacio es escaso, pero esto requiere la habilidad del piloto para aterrizar en el lugar correcto para que el gancho atrape el cable. Los ganchos también se pueden usar en pistas regulares para emergencias, donde el gancho extendido atrapará el cable cuando la aeronave pase.

Cuando un avión aterriza por primera vez, estará cerca de la velocidad de vuelo, las alas seguirán produciendo sustentación que mantendrá la presión fuera de las ruedas principales, lo que hará que los frenos de las ruedas sean mucho menos efectivos. Los inversores de empuje, los frenos de velocidad y las tolvas de frenado están diseñados para reducir la velocidad de los aviones hasta que se puedan usar los frenos de las ruedas. También reducen la distancia de aterrizaje necesaria, por lo que las pistas pueden ser más cortas.