¿Por qué el A320 no tiene ninguna disposición para el ajuste manual de alerones?

Para eliminar la necesidad de que los pilotos (humanos o automáticos) mantengan una fuerza continua en el yugo/joystick y los pedales del timón de sus aeronaves mientras vuelan, las aeronaves generalmente tienen algún tipo de mecanismo de ajuste para cada uno de sus tres ejes de rotación. Los mecanismos operativos subyacentes varían, 1pero, desde la perspectiva de los pilotos, ajustan el ajuste para que absorba las fuerzas que los pilotos necesitarían aplicar a la aeronave para mantener la actitud deseada. (Por ejemplo, si un piloto tiene que mantener una presión continua con el morro hacia arriba para mantener la actitud mientras reduce la velocidad para aterrizar, puede ajustar el ajuste del morro hacia arriba hasta que el cabeceo de la aeronave se mantenga constante incluso si suelta el yugo o el joystick; si tienen que mantener presionado continuamente el pedal del timón derecho para contrarrestar el momento de guiñada de una falla del motor izquierdo, pueden ajustar el ajuste del timón derecho hasta que ya no tengan que pararse sobre el pedal; y, si tienen que girar el yugo [o Incline el joystick] y manténgalo en esta posición para compensar un desequilibrio de combustible o una asimetría de flaps/slat/spoiler/lo que sea,

Las aeronaves generalmente tienen, para cada eje de rotación, uno o más juegos de ruedas o interruptores para permitir que un piloto humano ajuste manualmente el ajuste en el eje deseado; Además, la mayoría de las aeronaves equipadas con piloto automático poseen la capacidad de ajustar automáticamente la aeronave al menos en los ejes de cabeceo y balanceo (y con frecuencia también en el eje de guiñada), una característica conocida, sin mucha imaginación, como ajuste automático . Para el ajuste de cabeceo (el que un piloto humano tendrá que ajustar con más frecuencia, por un margen bastante amplio, así como, para casi todas las aeronaves más grandes que pequeñas, el único eje en el que la autoridad de control del sistema de ajuste excedeel de los controles de vuelo primarios de la aeronave [y, por lo tanto, el único eje sobre el cual un embalamiento de compensación no controlado es capaz de generar momentos de rotación que no puedenser contrarrestado simplemente manipulando los controles de vuelo primarios]), generalmente hay dos o tres conjuntos redundantes de controles de compensación (dos mecanismos eléctricos de ajuste de compensación: uno en el yugo o joystick, para un acceso fácil e inmediato mientras vuela el avión, y otro en el panel de instrumentos o en la consola central, además de un par de ruedas de ajuste manual de respaldo al lado de los muslos internos de los pilotos). La compensación de balanceo y guiñada, por el contrario, se usa con mucha menos frecuencia y tiene menos potencial de catástrofe en el caso de una fuga de compensación que no se puede detener manualmente, por lo que generalmente pueden funcionar con solo un mecanismo de operación manual cada uno, generalmente una ruedecilla o un par de interruptores más a la izquierda/más a la derecha; aun así, sin embargo, la gran mayoría de las aeronaves tienen al menos algún medio para que un piloto humano ajuste el timón o el ajuste de los alerones.

Ingrese el A320, que aparentemente no tiene ninguna disposición para permitir que un piloto humano vuelva a ajustar los alerones:

Controles de cabina

Cada piloto tiene un controlador de palanca lateral con el que ejercer el control manual de cabeceo y balanceo. Estos se encuentran en sus respectivas consolas laterales. Los dos controladores de palanca lateral no están acoplados mecánicamente y envían conjuntos separados de señales electrónicas a las computadoras de control de vuelo. Dos pares de pedales, que están rígidamente interconectados, dan a los pilotos el control mecánico del timón.

Los pilotos utilizan ruedas manuales interconectadas mecánicamente a cada lado del pedestal central para controlar el estabilizador horizontal recortable.

Los pilotos usan un solo control en el pedestal central para ajustar el ajuste del timón. No hay un interruptor manual para ajustar los alerones. [ Informe de investigación de accidentes de aeronaves del Comité Nacional de Seguridad en el Transporte KNKT.14.12.29.04 , página 30 (página 32 del archivo PDF del informe). Texto del encabezado en negrita en el original; otro énfasis mío.]

el piloto intenta, todo con una mano, mantener una entrada de balanceo lateral constante mientras simultáneamente empuja y tira del joystick hacia adelante y hacia atrás para hacer entradas de cabeceo. ¿Por qué el A320 no permite que sus pilotos humanos ajusten sus alerones?


1 : Para la compensación de balanceo y guiñada, además de la compensación de cabeceo en la mayoría de las aeronaves pequeñas, esto suele adoptar la forma de algún tipo de mecanismo que ajusta la posición neutra de la(s) superficie(s) de control en cuestión, por lo general (para aeronaves con controles de vuelo) ajustando las aletas de compensación montadas en la superficie de control (que, cuando se desvían, crean una fuerza aerodinámica que hace que la superficie de control en cuestión, en lugar de volver a su posición carenada cuando se sueltan los controles de la cabina, busque una posición a mayor o menor distancia de la posición carenada), 2,3o (para aeronaves con controles de vuelo hidráulicos o electrohidráulicos) desviando el mecanismo de sensación artificial de la aeronave para hacer que los actuadores de superficie de control relevantes apliquen una fuerza continua de la magnitud y dirección deseadas. En la mayoría de las aeronaves medianas y grandes, el ajuste de cabeceo funciona ajustando el ángulo de incidencia del estabilizador horizontal de la aeronave; el área mucho mayor del estabilizador horizontal en comparación con los elevadores aumenta en gran medida la autoridad máxima de compensación de cabeceo de la aeronave (permitiendo que la aeronave sea compensada para un vuelo sin palancas en rangos mucho mayores de velocidades aerodinámicas y posiciones del centro de masa, pero haciendo un descontrol de cabeceo potencialmente mucho más grave: un descontrol de cabeceo severo en una aeronave con un estabilizador horizontal recortable puede generar fácilmente un momento de cabeceo en exceso de la capacidad máxima de los ascensores para contrarrestar) y requiere mucha menos desviación para una entrada de compensación dada que la que requerirían los elevadores (reduciendo la resistencia), mientras que, como los elevadores están montados en el estabilizador horizontal y se mueven con él, las entradas de elevador y compensación de cabeceo se apilan una encima de la otra, en lugar de que las entradas de ajuste de cabeceo se extraigan de la autoridad de ascensores disponible (como es el caso de las aeronaves que utilizan los ascensores para el ajuste de cabeceo). Algunas aeronaves usan transferencia de combustible o lastre de agua bombeable para mover el centro de masa de la aeronave hacia adelante o hacia atrás para compensar el cabeceo, lo que elimina la necesidad de mover los elevadores o estabilizadores, pero realizar grandes cambios de compensación utilizando este método requiere el transporte de un correspondiente -gran masa y peso de combustible compensado o lastre de agua (aunque todavía puede ser bastante útil para reducir la resistencia aerodinámica en pleno vuelo, mientras que a la aeronave todavía le queda bastante combustible).

2 : En muchas aeronaves, estas pestañas también se utilizan para mover las superficies de control en respuesta a las entradas de los controles de vuelo; cuando se opera en esta función, se les conoce como pestañas de servo . La mayoría de las aeronaves más grandes con controles de vuelo operados manualmente u operados manualmente tienen lengüetas de servo (incluso las que no usan lengüetas para el ajuste), ya que reducen en gran medida las fuerzas de control requeridas en vuelo manual (en comparación con si el piloto(s) tuviera para transportar directamente las grandes superficies de control primarias ).

3 : Algunas aeronaves tienen aletas de compensación que no están montadas en las superficies principales de control de vuelo de la aeronave, sino directamente en la estructura inamovible de la aeronave; en lugar de ajustar la aeronave ajustando las posiciones de las superficies de control principales, estas actúan como un elevador/alerón/timón/lo que sea adicional de movimiento lento cuya desviación se puede variar para ajustar el par total de balanceo/cabeceo/guiñada en la aeronave.

Estoy bastante seguro de que el sistema FBW se encarga de ello en segundo plano. La función más importante del trimado de alerones es arreglar pequeños balanceos porque el aparejo no está bien colocado o una tabla del ala está un poco torcida. Un avión dado generalmente necesitará la misma entrada de ajuste de alerones todo el tiempo.

Respuestas (3)

La ley de vuelo normal se comporta como si auto-compensara el alerón, pero no hay un ajuste real involucrado. La computadora simplemente deriva la desviación deseada de los alerones utilizando la entrada del piloto y la retroalimentación del sistema de referencia inercial. Entonces

  • En la ley normal (que requiere una referencia inercial de trabajo), la palanca lateral neutra significa mantener el ángulo de alabeo, por lo que es un ajuste automático efectivo.
  • En ley alterna y directa (después de varias fallas; en su mayoría se requieren fallas múltiples), la palanca lateral neutral significa alerones neutrales. No tienen nada que les agregue sesgo, solo los actuadores hidráulicos, por lo que el riesgo de que se necesite una desviación significativa para mantener el nivel de las alas es extremadamente improbable. Sin embargo, es posible que se necesiten algunos ajustes periódicos. Solo sucede con múltiples fallas y probablemente esté tratando de aterrizar lo antes posible de todos modos.
  • En el respaldo mecánico, los alerones no están activos en absoluto (no estoy seguro de si permanecen neutrales o incluso flotan libremente) y se usa el acoplamiento de guiñada a balanceo. El respaldo mecánico solo se usa después de que muchas cosas han fallado. Hubo un accidente en el que se necesitaba, y la aeronave era lo suficientemente controlable como para que, si bien se dañó al aterrizar, nadie resultó herido.

Es diferente del elevador, donde hay un estabilizador horizontal recortable que mantiene la posición sin ningún comando, por lo que las ruedas de ajuste para eso son esenciales. Y del timón, que tiene enlace mecánico (en aras del respaldo mecánico), también necesita un ajuste mecánico.

El acoplamiento de guiñada a balanceo también significa que se puede eliminar cierta tendencia a ladearse agregando un poco de deslizamiento lateral con compensación de timón.

En derecho alternativo el control lateral es directo para el A320. Necesita ajustes constantes para mantener niveladas las alas del avión.
@AnasMaaz tienes razón; Recordaba mal esa parte. Sin embargo, es un poco extraño; la referencia inercial, específicamente la aceleración vertical, todavía se usa para el control de cabeceo, por lo que parece extraño dejar de usar la velocidad de balanceo para el control de balanceo.
Vale la pena mencionar: el FBW del 320 no corrige un spoiler asimétrico, por ejemplo, consulte el informe ASRS n.º 1331217. Y no corrige un balanceo inducido por spoilers+flaps .

No hay necesidad de ajustar los alerones porque el sistema de control de vuelo mantiene constante el ángulo de alabeo si no hay una entrada lateral en la palanca lateral. Los pilotos usan la palanca lateral para hacer rodar la aeronave hasta el ángulo de alabeo deseado y luego mantienen la palanca neutral. El FCS mantendrá ese ángulo de alabeo dando la cantidad correcta de entrada de alerones. La excepción es que si se ordena un ángulo de alabeo extremo (> 33°), el FCS reducirá ese ángulo de alabeo a 33° y luego lo mantendrá.

Del mismo informe de accidente:

controles laterales

Cuando el PF realiza una entrada lateral en la palanca lateral, se ordena una tasa de balanceo y se obtiene de forma natural. Por lo tanto, en un ángulo de alabeo de menos de 33°, sin entrada en la palanca lateral, se ordena una velocidad de alabeo cero y se mantiene el ángulo de alabeo actual. En consecuencia, la aeronave es lateralmente estable y no se requiere compensación de alerones.

Fuente: Comité Nacional de Seguridad en el Transporte Informe de Investigación de Accidentes de Aeronaves KNKT.14.12.29.04

Los aviones están diseñados con menos estabilidad lateral en comparación con la estabilidad longitudinal y la estabilidad direccional. Esto significa que son muy ágiles y fáciles de controlar en el eje de balanceo. Si ha volado algún avión, se dará cuenta de que es mucho más fácil hacer rodar un avión que lanzarlo hacia arriba y hacia abajo. Un avión inestable longitudinalmente puede perder fácilmente el control. Imagine una perturbación lanzando un avión. Si tiene menos estabilidad longitudinal, seguirá cabeceando y puede provocar una entrada en pérdida. El piloto tendrá dificultades para controlar el cabeceo, ya que la estabilidad reducida hará que sea más difícil evitar que se eleve. Un avión que tiene menos estabilidad lateral es más fácil de manejar. No tiene consecuencias como un aumento del factor de carga en el fuselaje y tampoco puede entrar en pérdida una aeronave. Debido a que la estabilidad longitudinal es alta, necesita compensación para evitar que la propia estabilidad de la aeronave impida una maniobra deseada por el piloto. La estabilidad al balanceo es comparativamente baja, por lo que un piloto puede controlarla con poco o ningún ajuste.

En aviones grandes, el ajuste de alerones no se usa en vuelo normal el 99% de las veces. Volé el Dash 8 y tenía un ajuste de alerones e incluso cuando volamos el avión a mano, no he visto a nadie estropearlo con el ajuste de alerones. Si los cables de control están colocados correctamente, la aeronave es extremadamente cómoda para las manos. Incluso en situaciones de falla del motor, no requiere el uso de trim de alerones. Los Dash 8 tienen una fuerte tendencia a rodar hacia el motor averiado. Puede usar el ajuste del alerón para eliminar esto, pero es más fácil contrarrestarlo sin ningún ajuste, ya que los cambios de potencia durante el vuelo y particularmente en la aproximación requieren demasiado ajuste.

También preguntaste sobre un fugitivo de ajuste. En una pista recortada, desea deshabilitar el ajuste en sí mismo. Nuevamente, en el Dash 8 si tenemos una pista de ajuste de alerones o timón, el piloto que vuela usará el yugo para nivelar las alas del avión y el piloto que monitorea debe usar el interruptor de ajuste para centrar el ajuste y al mismo tiempo encontrar el disyuntor de la moldura y tire de él. Como la aeronave tiene un trimmer operado eléctricamente, este lo apagará inmediatamente. Existe un procedimiento QRH especial para ello.

Ahora, hablemos de Airbus. Los aviones Airbus modernos en la ley normal tienen ajuste automático en el eje de cabeceo y balanceo. En el A320, si las leyes de control de la aeronave se degradan a una ley alternativa, el control de balanceo se convierte en una relación directa entre la palanca y la superficie de control. Al igual que con otros aviones, el control de balanceo en directo es muy fácil de controlar en el A320. Ha mencionado que una fuga de combustible provoca un desequilibrio en los tanques que puede cansar a un piloto. Sin duda, es posible que se produzca un desequilibrio. Pero tal desequilibrio no daría como resultado momentos de balanceo extremos que son más difíciles de manejar. Tampoco tendrá un flap o un spoiler asimétrico. Y tenga en cuenta que el uso de compensación de alerones siempre hará que la columna de control tenga que desviarse físicamente para mantener niveladas las alas del avión. Esto no es exactamente lo que queremos. No desea aterrizar un avión con un yugo o una palanca desviados. Si necesita desviar continuamente la columna de control, ya sea un yugo o una palanca lateral. La mejor manera de hacer esto será introducir un pequeño deslizamiento lateral mediante el uso de un asiento del timón. Hay un procedimiento que requiere esto en A320. Cuando la aeronave sufre una falla en el sistema hidráulico Verde + Amarillo, el alerón derecho momentáneamente no recibe energía porquea) La energía hidráulica verde se ha ido y b) El ELAC 2, la computadora que alimenta uno de los actuadores del alerón derecho, se ha perdido. Esto moverá el alerón derecho a su posición de momento de bisagra cero. En esta posición, hay un flotador de alerón arriba que puede causar un momento de balanceo. Airbus recomienda utilizar la compensación del timón en esta situación para que no sea necesario aplicar una desviación constante de la palanca lateral para mantener niveladas las alas del avión. La aplicación del timón izquierdo aumentará la velocidad del flujo de aire sobre el ala derecha, lo que aumentará la sustentación sobre el ala y la aeronave se nivelará con las alas.

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Para una situación de desequilibrio de combustible, nuevamente se prueba el vuelo de la aeronave para volar con un tanque de ala lleno y un tanque de ala vacío hasta el aterrizaje.

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