¿Cuál es el efecto del suelo irregular en los vehículos de efecto suelo?

La capacidad de una nave (aérea) de efecto suelo para poder volar con (pequeñas) perturbaciones en la altura desde el suelo se denomina estabilidad de altura. En general, la estabilidad en altura se logra si la derivada del coeficiente de sustentación al aumentar la altura es negativa. En este caso, una disminución de la altura (debido a las olas, etc.) provoca un aumento de la sustentación. Como resultado, la aeronave vuelve a su altura original debido al aumento de la sustentación (ocurriendo lo contrario cuando se aumenta la altura).

Como el efecto suelo aumenta a medida que la altura disminuye, el diseño de aeronaves con efecto suelo con estabilidad en altura no es muy difícil y la mayoría de las aeronaves con efecto suelo diseñadas y operadas tienen estabilidad en altura. Un buen ejemplo es el Lun Ekranoplan , que volvió a su altura después de que la altura se alterara en aproximadamente 0,5 m (debido al lanzamiento de un misil).

" Lun Ekranoplan " de la Armada soviética - Archivos de archivo de la Armada soviética. Vía Wikipedia .

Además, las limitaciones del estado del mar son un fenómeno de escala: cuanto más grande es el avión de efecto suelo, más agitado es el mar que puede manejar. Los rusos (soviéticos) tienen la mayor experiencia en la operación de vehículos de efecto suelo y, según ellos, el límite del estado del mar para un avión de 500 toneladas es de alrededor de 2,5 m y las alturas operativas seguras en términos de alturas medias de las olas están dadas por,

$h = \frac{1.54 H_{\frac{1}{3}}}{2} + 0.1 c$

donde,

$h$es la altura vertical medida a partir de la altura media de la ola,

$c$es el acorde,

$H_{\frac{1}{3}}$es el promedio de 1/3 de la ola más alta.

Cuando esta altura excede la altura del efecto suelo, la nave opera como un avión con una eficiencia más baja.

Los principales problemas en el caso de operar un avión con efecto suelo en aguas agitadas (como notó, en su mayoría se operan en mares "en calma") son dos:

• El despegue y el aterrizaje son peligrosos en mares agitados, debido a las cargas de impacto en el casco y las alas. Esta es la limitación más importante para operar en mares agitados.

• Estabilidad: el ala ya es inestable, y cerca del suelo en la región de gran sustentación, lo es aún más; esta es la razón por la que la mayoría de los vehículos de efecto suelo tienen superficies de cola proporcionalmente más grandes en comparación con los aviones convencionales. Un buen ejemplo es el soviético -90 'Orlyonko' , que tenía una superficie de cola de casi el 50% de la del ala.

" A-90 Orlyonok " de Kaboldy - Trabajo propio. Con licencia CC BY-SA 3.0 a través de Commons .

El principal problema de las olas (o, en general, de las variaciones de altura) es que la estabilidad del cabeceo cambia con la altura. Esto da como resultado el requisito de una gran cantidad de potencia de control para mantener el ajuste, otra razón para las grandes superficies de control de la cola. Generalmente, la aeronave es estable en balanceo (el ala inclinada genera más sustentación y la aeronave se corrige sola).

Otra cosa a tener en cuenta es que la maniobrabilidad del avión con efecto suelo es bastante limitada si no puede volar en OGE (Out of Ground Effect). Los aviones GE soviéticos podrían volar en OGE para despejar obstáculos.

Referencias: Wing in Ground Effect Craft Review por Michael Halloran y Sean O'Meara