¿Por qué el A320 usa el timón para el control lateral en la ley mecánica?

Cuando el sistema de control de vuelo del Airbus A320 está operando según la ley mecánica (la más simple y de menor tecnología de las leyes de control de vuelo del A320 , donde las desviaciones de los joysticks de los pilotos se transmiten directamente a las superficies de control a través de los viejos hidráulicos, sin ninguna protección envolvente). en absoluto; la ley mecánica es la única ley de control de vuelo completamente no fly-by-wire del A320 y, por lo general, solo se utiliza en el caso de una falla total y completa de las computadoras de control de vuelo de la aeronave), los alerones y spoilerones de la aeronave no funcionan. , y el control lateral se logra únicamente por medio del timón.

Sin embargo, el timón es una horrible superficie de control lateral; su propósito previsto es para el control direccional , controlando la guiñada, no el balanceo. Aunque el timón de una aeronave puede , en un apuro, usarse para hacer rodar la aeronave en cualquier dirección en la que se desvíe el timón, lo hace indirectamente, al inducir el deslizamiento lateral. El timón, al estar bastante cerca de la línea central de la aeronave, produce solo un pequeño momento de balanceo directo, que, para empeorar las cosas, para aeronaves con el timón montado sobre el centro de masa de la aeronave (p. ej., esencialmente todos los aviones comerciales, incluido el A320) , está en la dirección equivocada . Por lo tanto, si uno quiere girar a la derecha, y aplica el timón derecho a tal efecto, la aeronave inicialmente rodará ligeramente hacia la derecha.hacia la izquierda , luego deténgase, luego, cuando el morro se desvía hacia la derecha y el ángulo de deslizamiento lateral crece, finalmente gire repentina y violentamente hacia la derecha. Una vez que estás realmente en un giro, la situación no mejora en absoluto, ya que ahora tienes que evitar religiosamente aplicar más timón en la dirección del giro, para que no comiences a patinar (girar con un exceso de guiñada, lo que resulta en el el morro del avión apuntando hacia el interior del giro), que es una forma excelente y comprobada de entrar en un giro irrecuperable y hacer que su compañía de seguros le dé mucho dinero a su familia.

Si uno tuviera que elegir solo un conjunto de superficies de control para usar al girar, uno pensaría que la elección óptima serían los controles laterales (alerones y spoilerones), no los controles direccionales (timón); De esa manera, la técnica de viraje requerida sería esencialmente la misma que durante el vuelo normal, ya que los aviones modernos no usan el timón en absoluto en circunstancias normales (los avances en el diseño de alerones ¹ han liberado a los diseños más nuevos de la severa guiñada adversa que atormentaba a los Wright y era la razón de ser original del timón ). ²De hecho, la contraparte estadounidense del A320, el Boeing 737, hace exactamente esto; cuando se opera en reversión manual (el 737 equivalente más cercano a la ley mecánica del A320, dado que el A320 inexplicablemente no tiene capacidad de reversión manual a pesar de ser lo suficientemente pequeño como para incluirlo), el timón del 737 está (nominalmente) inoperativo , ³ y el avión se gira usando solo los alerones y spoilerones.

Dada la inmensa superioridad de los alerones y spoilerones sobre el timón para el control lateral, ¿por qué los diseñadores del A320 eligieron este último?

¹ : Consiste en varias formas de aumentar artificialmente la resistencia aerodinámica experimentada por el ala que cae para equilibrar el aumento de la resistencia inducida en el ala ascendente como resultado de su alerón hacia abajo. La forma principal de hacer esto es simplemente agregando spoilerons al sistema, lo que tiene el doble beneficio de eliminar la guiñada adversa (o incluso convertirla en una falla probada) .guiñada, es decir, guiñada en la dirección del giro, en lugar de fuera de él) y aumentando considerablemente la autoridad de alabeo (especialmente a bajas velocidades y, por lo tanto, altos ángulos de ataque, donde la desviación máxima del alerón hacia abajo está severamente restringida para evitar detener el ala ascendente, lo que produciría un momento de balanceo en la dirección equivocada, lo que dificultaría un poco los esfuerzos de uno para girar el avión en la dirección deseada); otros métodos incluyen desviar el alerón volcado hacia arriba en el ala que cae mucho más lejos de su posición de carenado que el alerón volcado hacia abajo en el ala ascendente (equilibrando así el aumento en la resistencia inducida en el alerón hacia abajo con un aumento igual o mayor en la presión de arrastre - y, a las velocidades de crucero transónicas de los aviones modernos,debajo del ala (donde produce una resistencia adicional en el ala que ahora cae para equilibrar la resistencia adicional en el ala que ahora se eleva).

² : En las aeronaves modernas, el timón solo se usa cuando es necesario, por alguna razón, generar un gran ángulo de deslizamiento lateral, y estos casos se dividen en tres categorías generales:

• El caso de diseño del timón (el escenario que impone la mayor demanda al timón y, por lo tanto, determina la autoridad mínima de control -y, por lo tanto, indirectamente, el tamaño- requerido del timón) es una falla del motor a baja velocidad, con la el peor caso absoluto es una falla repentina y total del motor más alejado durante el despegue, inmediatamente después de V ¹ . A estas bajas velocidades, el timón tiene que ser grande, especialmente en aeronaves con motor de ala, para contrarrestar el gran momento de guiñada de un motor averiado, razón por la cual el timón tiene suficiente autoridad de control para dominar los controles laterales a baja velocidad, lo cual es ¿Por qué todos los aviones tienen una velocidad aerodinámica cruzada ?

• los mas comunesEl uso del timón, por el contrario, es durante los aterrizajes con viento cruzado, donde la aeronave, para mantener su morro apuntando hacia el viento relativo durante el descenso y el enderezamiento, tiene que acercarse a la pista con un gran ángulo de cangrejo (es decir, con la dirección de la aeronave). eje longitudinal que forma un gran ángulo con el de la pista, en lugar de que los dos sean paralelos o, idealmente, coincidan), y luego, al tocar la rueda principal, debe inmediatamente (en uno o dos segundos) desviarse hacia el rumbo de la pista (lo que requiere una tasa de guiñada muy alta, especialmente con un componente de viento cruzado alto y un ángulo de cangrejo muy grande resultante, y, por lo tanto, dado que el timón no se puede usar para gobernar hasta que la rueda de morro toque el suelo y, en cualquier caso, sería en gran medida ineficaz, excepto en la destrucción de los neumáticos de la rueda de morro, a las altas velocidades de un avión de pasajeros que aterriza - un repentino,gran entrada de timón) para evitar salirse del costado de la pista.

• El tercer escenario principal de uso del timón es si la aeronave tiene que girar repentinamente cuando se mueve a gran velocidad en tierra (por ejemplo, para evitar colisionar con un carro de equipaje/venado/otro avión/conductor muy perdido/personal de tierra distraído/grifo tigre/planta rodadora que está encontró su camino hacia la pista que está usando para despegar y/o aterrizar). En este caso, la aeronave no puede rodar porque el suelo está en el camino, por lo que el timón (junto con el frenado diferencial y, a velocidades más bajas, alguna entrada del timón) se usa para girar la aeronave.

³ : En realidad, una pequeña cantidad de desviación del timón está disponible en el vuelo de reversión manual si se aplica suficiente fuerza a los pedales del timón, debido a las características específicas del diseño del sistema de control del timón del 737.