¿Qué sucede después de un hardover del timón?

Estoy seguro de que muchos de ustedes están familiarizados con el "giro del timón", donde el timón de un avión se desvía a una posición extrema: completamente a la izquierda o completamente a la derecha. Muchos de ustedes sabrán que tal evento, causado por una unidad de control de energía defectuosa, estuvo implicado en la pérdida del vuelo 585 de United Airlines y el vuelo 427 de USAir. Una falla del timón también estuvo involucrada en un incidente en el vuelo 517 de Eastwind Airlines y el La investigación de ese incidente desentrañó los misterios en torno a la pérdida de los dos vuelos antes mencionados.

Mi pregunta es sobre los efectos de un timón duro en el vuelo y cómo condujo a los dos accidentes. Estoy interesado en lo que sucede, aerodinámicamente, después de que el timón se ha movido a su posición extrema y la secuencia de eventos que sigue. Es obvio para mí que un timón roto debe ser un evento extremadamente desestabilizador. Pero me gustaría una explicación más detallada de lo que sucede precisamente. ¿Qué efectos provoca? ¿Qué sucede con el avión afectado y por qué podría estrellarse?

Respuestas (2)

Con un timón completamente desviado, el avión volará con un deslizamiento lateral sustancial y, al dejar caer el ala de barlovento, se puede mantener en un rumbo recto. Esto generalmente se hace intencionalmente con planeadores y aviones ligeros cuando quieren perder altitud rápidamente, porque el alto ángulo de deslizamiento lateral aumentará sustancialmente la resistencia. Si ζ es el ángulo de desviación del timón, el deslizamiento normalmente tendrá un ángulo de deslizamiento lateral β de entre - 0.5 ζ y - ζ , dependiendo de los detalles de la aeronave.

Si el hardover ocurre a alta velocidad, las fuerzas aerodinámicas resultantes sin duda sobrecargarán el fuselaje y la estructura de la cola, y la aeronave se romperá y se estrellará . ¡Ninguna cantidad de habilidad de piloto puede evitar esto!

Si la aeronave sobrevive al incidente de hardover, lo mejor que puede esperar el piloto es un choque controlado: el ángulo de deslizamiento lateral hará que el tren de aterrizaje se rompa y el ala de barlovento caída provocará un bucle de tierra , si el piloto intenta nivelar las alas durante la bengala, el movimiento de guiñada resultante hará girar el avión en la otra dirección.

Una vez tuve la oportunidad de volar el prototipo del Swift S-1 , un excelente planeador acrobático polaco. Durante una maniobra, mi pedal izquierdo se atascó y me vi deslizando el avión hacia el suelo. En los minutos restantes traté de despegar los pedales y tuve suerte, terminando el vuelo con un aterrizaje sin incidentes. Después, descubrí que el mecanismo del pedal había enganchado el cable de la batería y mis maniobras lo habían liberado nuevamente. Esto fue lo más cerca que estuve de aterrizar con un hardover de timón, y no estoy ansioso por probar esto de verdad.

Me alegro de que hayas sobrevivido a la llamada cercana. Eres demasiado valioso para esta venida.
Ps, su respuesta se basa en un vuelo sin motor. ¿Cómo afectaría la dirección de empuje a la ecuación de navegabilidad?
De acuerdo, en su mayoría: se necesita bastante trabajo para aterrizar un avión de forma segura con un control cruzado severo (la tripulación del EGF4649 pudo hacerlo con muchos alerones y un timón pesado durante el lanzamiento). Sin embargo, re: AA587, eso requería que ocurriera una desviación alternativa del timón: un comando simple de desviación total está estructuralmente bien a cualquier velocidad por debajo de V-sub-a.
@RoboKaren: El empuje ayudaría un poco en el vuelo nivelado por el momento de guiñada del empuje asimétrico, y nuevamente durante el aterrizaje al reducir la tasa de caída. El momento de guiñada debido al empuje depende de la ubicación del motor, pero generalmente es pequeño; recuerde, la cola está dimensionada para compensar las fallas de los motores en un lado.
@UnrecognizedFallingObject: Correcto, pero v C >> v A en la mayoría de los casos. Cuando el hardover golpea durante el crucero, es muy probable que falle la estructura. La reacción del avión no será solo una simple guiñada, sino una guiñada, un rebasamiento, una oscilación (con suerte amortiguada), y normalmente el primer rebasamiento es lo que te atrapa.
Con respecto al vuelo 587 de American Airlines, ¿es más correcto decir que un timón duro hizo que se rompiera o la desviación repetida de la superficie del timón en un grado mucho mayor de lo necesario? Quiero decir, técnicamente, ¿no es difícil el "atasque" de la superficie de control a una desviación específica debido a una falla mecánica en lugar de la entrada del piloto? ¿Podemos referirnos tanto a la desviación total debido a la entrada del piloto como a la desviación total debido a una falla hidráulica como un 'evento de hardover'?
@Ksery: Fue la desviación repetida hacia el viento lo que desgarró la vertical de American Airlines 587. La vertical tiene el tamaño para una desviación total en deslizamiento lateral cero y v A , pero no la carga adicional de un avión que se desliza lateralmente. Y una desviación ordenada no es una dificultad en mi libro.

El endurecimiento de una superficie de control básicamente significa que se ha atascado contra un tope mecánico; piense en tener un poltergeist en su avión, aplicando todo el timón (o alerón, o elevador) de una forma u otra.

En el caso del timón, de hecho causará una gran guiñada y balanceo con el deslizamiento lateral resultante. Lidiar con esto requiere una gran ayuda de control de alerones opuestos (y spoileron, si su avión tiene eso); esto crea un deslizamiento hacia adelante, que mantiene el rumbo del avión a costa de un mayor hundimiento, lo que requiere más cabeceo y potencia para superarlo.

Para la mayoría de los jets, esto es difícil para la tripulación, pero factible: la tripulación del American Eagle 4649 disparó un ILS en Bangor en medio de una ventisca de nieve con el timón de su Embraer 135 atascado completamente a la derecha, aterrizando de manera segura. Sin embargo, en el caso del 737, el timón tiene tanta autoridad a baja velocidad que, por debajo de cierta velocidad aerodinámica, no hay suficiente autoridad de balanceo de alerones/spoileron para superar el balanceo adverso de un timón rígido. Peor aún, el problema de la PCU del 737 no solo envió el timón con fuerza, sino que provocó que ocurriera una reversión : los pilotos pisaron el pedal que pensaron que mejoraría las cosas, y el problema del timón empeoró, confundiéndolos por completo. . Es posible que pueda salir de él con potencia diferencial, siempre que se haya aplicado lo suficientemente pronto como para contrarrestar el giro antes de que se volcara con la punta del ala y bajara...

¿Por qué un timón muy duro haría que el avión rodara?
@ Au101: porque la entrada del timón hace que un avión ruede y guiñe (este acoplamiento está relacionado con el infamemente molesto rollo holandés ).
@ Au101: Debido a que la entrada del timón hace que el avión gire hacia un lado, lo que hace que el ala en el exterior de la guiñada se mueva más rápido que el ala interior, lo que hace que el ala exterior produzca más sustentación que el ala interior, lo que eleva el ala exterior en relación con el ala interior, lo que hace que el avión se balancee en la dirección del giro del timón.
Sí, el empuje diferencial salvó este 747. fss.aero/accident-reports/look.php?report_key=1012
@CamilleGoudeseune: Empuje diferencial más tener dos timones en lugar de uno solo.