¿Qué sucede si solo se aplica timón en un giro sin alerones? ¿Los dos tienen que aplicarse juntos todo el tiempo?

Para girar, cualquier vehículo, no solo un avión, debe generar la fuerza centrípeta correspondiente.

Cuando solo aplicas timón, el avión girará un poco, pero debido a que a diferencia de un barco no tiene quilla, no generará mucha fuerza centrípeta, solo volará un poco hacia los lados, lo que se llama derrape. Producirá más arrastre de esta manera.

Ahora, cualquier avión bien diseñado tiene un acoplamiento de guiñada y balanceo, lo que hará que se incline en el giro de todos modos. Es causado por el ligero aumento en la velocidad del ala exterior, y el diedro que tienen la mayoría de las alas da como resultado un aumento en el ángulo de ataque, lo que aumenta la sustentación en el ala exterior. Por lo tanto, puede hacer que el avión gire solo con el timón, pero será ineficiente y será más lento ya que el acoplamiento de guiñada y balanceo llevará su tiempo.

Por otro lado, si aplica solo el alerón, el avión se ladeará en el giro como de costumbre. Sin embargo, habrá algo de deslizamiento, ya que los alerones desviados causan una guiñada adversa: el alerón desviado hacia abajo, que está en el ala exterior, provoca más resistencia, por lo que el avión en realidad girará un poco menos de lo que debería. Al igual que el deslizamiento, eso causará un arrastre adicional.

Lo que desea hacer es inclinarse hacia el giro con alerones y usar el timón para compensar las diversas asimetrías de arrastre para mantener centrada la bola de deslizamiento. Eso le dará menos arrastre. Diferentes aviones necesitarán una aplicación de timón ligeramente diferente.

Hay casos en los que querrá aplicar alerones y timón en diferentes combinaciones (como se menciona en los comentarios a continuación):

• En tierra, diriges con el timón, mientras usas el alerón para evitar que el viento incline el avión hacia los lados; el tren de aterrizaje proporciona la fuerza centrípeta en este caso.
• Durante el aterrizaje con viento cruzado, debe alinear el avión con la pista, pero a medida que vuela en relación con el aire, tiende a desviarse hacia los lados. Debe hacer que vuele de lado en relación con el aire en lugar de inclinarse contra el viento mientras usa el timón opuesto para evitar girar.
• La misma combinación se aplica durante el despegue con viento cruzado, el alerón hacia el viento para evitar que el viento lo vuelque hacia los lados y el timón para compensar el cambio de dirección.
• También puede usar el alabeo con el timón opuesto para aumentar la resistencia si está demasiado alto y rápido en la aproximación; esto se denomina deslizamiento hacia adelante. Simplemente no deje que la velocidad aerodinámica decaiga demasiado, porque es más probable que la pérdida en deslizamiento o derrape resulte en un giro.

Si aplica (digamos) el timón a la derecha sin ninguna entrada de alerones, el efecto inmediato es que el avión se desviará: la nariz se moverá hacia la derecha.

¡ Tenga en cuenta que esto no significa que la aeronave virará ! En los primeros momentos después de que la aeronave gire, el morro ahora apunta hacia la derecha mientras la aeronave continúa viajando en su dirección original. Lo que el avión "sentirá" es que el aire sopla ahora desde el frente izquierdo en lugar de de frente. Decimos que el avión se desliza hacia la izquierda , porque su trayectoria (la dirección en la que viaja) está a la izquierda de su rumbo (la dirección en la que apunta el morro).

Entonces, ha pisado el pedal del timón derecho, lo que hace que la aeronave gire a la derecha y se deslice a la izquierda. Esto tiene las siguientes consecuencias:

• Sus instrumentos le indicarán un deslizamiento a la izquierda. La cuerda de guiñada indicará esto moviéndose hacia la derecha (lo que significa que la "cabeza" de la cuerda de guiñada apuntará hacia la izquierda). El inclinómetro (la "bola en un tubo") lo indicará moviéndose hacia la izquierda. Y tu oído interno y tu cuerpo te indicarán esto diciéndote que la fuerza centrífuga del giro te está empujando hacia la izquierda.
• La resistencia aumentará dramáticamente. En un planeador, esto significa que reducirás la velocidad o descenderás más rápido, dependiendo de lo que hagas con el cabeceo. En un avión, sucederá lo mismo a menos que agregue potencia al motor.
• Levantamiento de cuerpo. Dado que el aire que se aproxima sopla sobre la aeronave desde la izquierda, empujará la aeronave y la girará hacia la derecha. (Esta fuerza de empuje es lo que hace que el inclinómetro se mueva, y que su cuerpo y su oído interno sientan las sensaciones que mencioné anteriormente). Esta no es, por supuesto, la forma "normal" de girar un avión.
• Efecto diedro. El aire que sopla desde la izquierda hará que el avión ruede hacia la derecha. (Aquí hay una forma de pensar en esto. Las puntas de las alas están "en lo alto" en comparación con el resto de la aeronave. Entonces, cuando hay aire proveniente de la izquierda, empujará las puntas de las alas hacia la derecha, lo que hará que la aeronave ruede. derecho.)

Resbalar es lo mismo que estar en un vuelo descoordinado . Estar en un vuelo descoordinado presenta dos problemas. El primer problema es que crea mucha resistencia. (A veces desea resistencia, por supuesto.) El segundo problema es que si la aeronave se detiene durante un vuelo descoordinado, el ala a favor del viento se detendrá primero, lo que puede producir un giro rápido o un giro. Los giros rápidos y los giros se pueden recuperar, pero si ocurren cerca del suelo, los resultados pueden ser fatales.

Usar solo el timón y no los alerones tiene algunos usos:

• Cuando te recuperas de una entrada en pérdida, después de recuperar la velocidad, debes nivelar las alas dejando los alerones solos y aplicando timón hacia el cielo. Usamos el timón aquí porque usar los alerones puede exacerbar una pérdida.
• El procedimiento para recuperarse de un trompo consiste en usar el timón opuesto al trompo y dejar los alerones neutrales.

Usar el timón junto con el alerón opuesto producirá un derrape recto, lo cual es útil para perder altitud deliberadamente o para aterrizar con viento cruzado.

En cuanto a aplicar alerones sin timón: aplicar (digamos) alerón izquierdo sin timón tendrá un efecto similar a aplicar timón derecho sin alerón. De hecho, el alerón izquierdo sin timón puede incluso hacer que el avión gire hacia la derecha. (Esto se denomina guiñada adversa). Hasta donde yo sé, la única diferencia es que la aeronave se inclinará hacia la izquierda, lo que finalmente resultará en un giro a la izquierda en lugar de un giro a la derecha. El efecto diédrico seguirá ocurriendo, como si hubieras dado timón a la derecha; ya que está empujando la palanca hacia la izquierda, esto significa que el efecto diédrico se resiste a su intento de inclinarse hacia la izquierda.

Finalmente, en el suelo, casi todo lo que acabo de decir se va por la ventana. En tierra, el timón se usa para dirigir la aeronave y los alerones se usan para mantener las alas niveladas (si es necesario). A diferencia del aire, mientras estás en tierra, guiñar el avión hará que gire inmediatamente, gracias a la rueda o ruedas.

Con solo timón, tu cola se moverá hacia un lado y patinarás en una curva de una manera muy arrastrada.

Con solo el alerón, el avión girará pero la cola se inclinará hacia el interior del giro, también una especie de maniobra de arrastre.

Cuando coordinas ambos, el avión se inclina y la cola mueve el fuselaje alrededor del giro en un agradable círculo suave.

Las aeronaves pueden diseñarse (con diedro relativamente grande) para volar sin alerones, utilizando solo el timón (y el acoplamiento de balanceo que produce el diedro) para el control direccional y de balanceo. Sin este acoplamiento diseñado, la entrada de solo timón generalmente resulta principalmente en un derrape, con solo un pequeño banco (y como se señaló en otras respuestas, un giro muy ineficiente).

Muchos entrenadores de control por radio se han diseñado para el control de timón/elevación; Tuve y volé uno hace muchos años que podía rodar y volar en una actitud invertida prolongada, incluso hacer saltos exteriores a una caída que se parecía a un Lomczevak (y recuperar el vuelo nivelado después de dos saltos mortales). El control de dos ejes también es común en los planeadores R/C: Gentle Lady, Olympic 2 y Olympic 650, Two by Six, etc.

Es relativamente raro que las aeronaves que transportan personas carezcan de alerones, aunque no es inaudito (la familia de fabricación casera Pou de Ciel en su mayoría no tiene control de balanceo independiente), porque en general, es más útil por razones de seguridad tener un control de balanceo directo (quizás con control de balanceo acoplado). timón como el Ercoupe original) que depender de un diedro alto para el balanceo; los aterrizajes con viento cruzado, por ejemplo, son mucho más fáciles en un Ercoupe que en un Pou. Si necesita una corrección de balanceo rápida, los alerones se la darán; el timón y el diedro no lo harán (hay algo de retraso en el balanceo porque el diedro requiere el derrape antes de que levante el ala delantera/exterior).

Las aeronaves funcionan en tres dimensiones, no en dos, por lo que el timón no se utiliza para "dirigir" una aeronave como lo haría con un barco o un automóvil. Los tres movimientos disponibles se denominan cabeceo, alabeo y guiñada y están controlados por el elevador, los alerones y el timón. Los tres se utilizan juntos para cambiar la dirección de un avión.

Para cambiar de dirección, tienes que introducir una fuerza que te empuje desde donde vas hasta donde quieres estar. Para pasar de recto y nivelado hacia el norte a recto y nivelado hacia el oeste se requieren los tres controles y un cuidadoso acto de equilibrio. Ladear las alas a la izquierda cambiará el vector de sustentación de la vertical a la esquina empujándolo en la dirección que desea ir, sin embargo, con menos sustentación, la nariz bajará, por lo que debe cabecear hacia arriba para mantener la nariz nivelada, lo que también lo empuja más hacia adentro. el turno. Sin embargo, estar inclinado significa que el avión se deslizará hacia un lado y puede resultar incómodo, por lo que debe usar el timón para ajustar la guiñada para compensar. Todo este empuje contra el aire para hacer el giro también le roba la energía que necesita ser reemplazada, lo que hace que disminuya la velocidad o baje.

Puede girar sin el timón y normalmente lo hace, pero no puede girar solo con el timón.

Todos los controles tienen efectos primarios del control y efectos secundarios del control. Consulte Jeremy Pratt, sección "Efectos de los controles". https://stepbystepppl.wordpress.com/2013/07/02/ppl-exercise-4i-the-effects-of-control-surface/

Si está en un crucero nivelado (y está en un avión razonablemente "normal" como un C-150) y da una entrada de timón, como muchos han señalado en sus respuestas, el efecto principal es un efecto de guiñada.

Pero, si continúa suavemente la entrada de guiñada, la guiñada tiene un efecto de seguimiento una vez que el avión se asienta en la nueva actitud desequilibrada. El efecto de seguimiento es un banco en la dirección de guiñada. El resultado por tanto, si eres muy suave, es un giro coordinado.

Mi venerable mentor me enseñó a aprender el vuelo coordinado volando exactamente de esta manera: en el crucero, totalmente compensado, con las manos libres y manejando solo con movimientos suaves del timón.

La principal advertencia es que cada fuselaje es único y necesita conocer los detalles del suyo. En mi caso, esto por supuesto fue un vuelo a baja altura en un Cessna 150.