¿Puede un avión volar sin el estabilizador vertical?

El avión probablemente se estrellará.

El estabilizador vertical proporciona estabilidad en guiñada a las aeronaves convencionales. Aeronaves como el B-2 logran proporcionar estabilidad a través del control de la computadora, y aeronaves como las alas voladoras de Northrop están diseñadas para volar sin una. Pero si una aeronave diseñada para ser estable usando un estabilizador vertical pierde esa superficie, será muy difícil que los pilotos la estabilicen manualmente con el resto de sistemas. Si bien el balanceo y el empuje diferencial afectarán la guiñada, ambos reaccionarán más lentamente que un timón, especialmente en un avión grande como un A380. Esto también puede dañar los sistemas hidráulicos, lo que dificulta el control de las superficies restantes.

Si los pilotos de prueba experimentados están a los mandos (como en el incidente del B-52 a continuación), o si se anticipa y se entrena para la falla, es posible que la aeronave sea lo suficientemente controlable para aterrizar de manera segura. Sin embargo, como muestran los incidentes a continuación, este tipo de falla no ocurre con frecuencia y puede exceder fácilmente la capacidad de la tripulación para controlar el avión.

Ejemplos donde esto ha sucedido:

El vuelo 123 de Japan Airlines perdió la mayor parte de su estabilizador vertical cuando falló el mamparo de presión trasero. A pesar de perder también los sistemas hidráulicos, los pilotos lograron mantener el avión en el aire por un tiempo, pero terminaron estrellándose contra una montaña.

El vuelo 587 de American Airlines perdió su estabilizador vertical cuando las entradas del timón del piloto sobrecargaron la estructura. Se estrelló poco después.

En 1964, un B-52 perdió la mayor parte de su estabilizador vertical debido a una turbulencia extrema. Los pilotos pudieron extender los frenos de aire en las puntas de las alas para brindar cierta estabilidad. La Fuerza Aérea envió un avión de persecución para ayudar a guiar a los pilotos y proporcionó orientación de ingeniería desde tierra. La tripulación pudo traer el avión de regreso para un aterrizaje seguro ( ver video ). Hubo al menos otros tres casos en los que el estabilizador vertical falló en los B-52, y todos terminaron con la pérdida del avión. Este vuelo en particular se realizó con pilotos de prueba para volar intencionalmente a través de turbulencias, registrando datos para ayudar a comprender las fallas en la otra aeronave. Sin embargo, el vuelo encontró turbulencias inesperadamente severas, lo que provocó la separación del estabilizador vertical.

Como siempre, depende. Hay varias cosas que proporcionan estabilidad direccional:

• El estabilizador, obviamente,
• Barrido de ala positivo,
• Aletas y
• hélices de empuje.

Tienen que trabajar contra las partes desestabilizadoras:

• el fuselaje,
• Tanques y almacenes externos,
• Hélices de tractores y
• Góndolas de motor orientadas hacia adelante.

Si la vertical es la única parte estabilizadora, perderla significa estrellarse poco después. Los aviones deben mirar hacia adelante para crear suficiente sustentación. Las excepciones momentáneas no cuentan: los aviones de combate de la Primera Guerra Mundial tenían colas verticales muy pequeñas y, en consecuencia, baja estabilidad direccional. Varios pilotos alemanes de la Primera Guerra Mundial perfeccionaron una técnica en la que un movimiento repentino del timón empujaba al avión más allá del régimen estable de ángulos de guiñada, y el avión realizaba una rotación rápida y completa alrededor de su eje vertical. Esto asustaría a los pilotos de aviones perseguidores, porque ahora las ametralladoras de su adversario les apuntarían. Pero no había ninguna posibilidad real de apuntar, y la velocidad de rotación era tan alta que muy pocos disparos irían en la dirección del avión que los perseguía.

El tamaño de la cola vertical de los aviones multimotor está determinado por la necesidad de contrarrestar el momento de guiñada debido a un motor averiado. Si todos los motores están funcionando, la cola vertical solo necesita ser 1/3 del tamaño. Si se tolera una baja estabilidad del rollo holandés , podría reducirse aún más. Por lo tanto, si las otras partes pueden aportar suficiente estabilidad, se puede sobrevivir a una pérdida parcial de la superficie vertical. Con un ala en flecha, la clave es volar en un régimen de vuelo donde más ayuda, es decir, a baja velocidad. En el caso del B-52H 61-023, al que le sucedió esto el 10 de enero de 1964, se brindó ayuda adicional bajando el tren de aterrizaje trasero lo que contribuyó con un pequeño efecto de aleta y desplazando el centro de gravedad hacia delante mediante bombeo. Gasolina.

Además, si se hubiera roto algo más del estabilizador, se habría perdido la estabilidad longitudinal. Esos muchachos eran pilotos afortunados y muy hábiles.

61-023 fue reparado y voló durante más de 40 años después de este incidente. Fue retirado en 2008.

Hay varios aviones que están diseñados para volar sin estabilizadores verticales (como el bombardero B-2 , por ejemplo). Pero tienen flaps divididos muy inteligentes que compensan la falta de estabilidad/control que generalmente proporciona una configuración horizontal de estabilizador/timón. Básicamente, una aleta dividida se abrirá y creará más resistencia en el ala en la que se coloca el alerón, tirando de ese lado del avión hacia atrás. Por lo tanto, esos aviones usan ese sistema para la estabilidad horizontal.

Si un avión no está diseñado para funcionar sin el estabilizador vertical, tendría problemas si lo perdiera. En naves con estabilizadores horizontales, en general, si el avión se desvía un poco, el flujo de aire empujará contra el estabilizador y, por lo tanto, volverá a alinear el avión. Si perdiera ese sistema, tendría que encontrar otra forma de compensar la inestabilidad de guiñada.

En teoría, es posible que pueda usar un empuje diferencial entre los motores para mantener el avión en línea. De acuerdo, la respuesta sería muy lenta y difícil de controlar (especialmente en un jet grande como el A380), pero es posible que se pueda lograr con el avión correcto (uno con motores de respuesta rápida) y las condiciones adecuadas (aire suave, básicamente).

Probablemente no. Un triste ejemplo es el vuelo 587 de American Airlines . Si el avión pierde solo una pequeña parte de la aleta, podría estar bien, pero si pierde la aleta por completo, suceden dos cosas importantes:

1. El avión se vuelve inestable en guiñada. Si el avión necesitaba una superficie tan grande detrás de su centro de gravedad (CG) para ser estable, casi no hay posibilidad de volar sin ella.
2. Hay una pérdida de masa significativa a una gran distancia del CG. Esto dará lugar a un cambio repentino del CG hacia la parte delantera del avión que hará que el avión se sumerja, posiblemente sin posibilidad de recuperación.

Lo anterior se ve agravado por el hecho de que lo más probable es que los pilotos no se den cuenta de lo que realmente sucedió y les resulte muy difícil tomar las medidas adecuadas.

Puede realizar un aterrizaje de emergencia si no hay más daños en la sección de cola, como los ascensores. En el accidente de JAL 123 , faltaba el estabilizador vertical, pero esa no fue la razón por la que se estrellaron. El accidente de JAL ocurrió debido a una falla en los controles del elevador.

Estoy bastante seguro de que un avión que vuela por cable no se estrellará. Fly by wire controla la estabilidad de un avión ajustando las superficies de control. Cuando las aletas estén fuera, equilibrará ambos lados para evitar la guiñada. No veo ninguna razón por la que el fallo del estabilizador vertical no pueda compensarse controlando los flaps. Un piloto no podría hacer eso. Una computadora si.

Editar: ya no estoy tan seguro. Perder todo el estabilizador vertical es mucho peor que perder solo el timón. Pero yo diría que todavía hay esperanza.

Seguro que lo hará (aerodinámicamente hablando). Sin embargo, como se mencionó anteriormente, prácticamente requiere un sistema de control de vuelo digital (también conocido como 'volar por cable').

Lockheed Martin X-44 Manta es más o menos el F-22 sin superficies de control de vuelo verticales.

El vuelo 587 estaba experimentando violentas rotaciones de guiñada antes de que se rompiera la puñalada vertical. Una vez que se perdió, nada detuvo la rotación del avión y simplemente siguió girando hasta entrar en un giro. Si el estabilizador vertical simplemente se hubiera desprendido mientras el avión estaba en vuelo normal, entonces quién sabe si habría sobrevivido para aterrizar, pero probablemente no se habría descontrolado instantáneamente.

Otros casos en los que los aviones se estrellaron después de perder la puñalada vertical son el XB-70 , donde perdió ambas puñaladas verticales después de una colisión, y el vuelo 611 de DHL , que también perdió su puñalada vertical debido a una colisión. El vuelo 611 sobrevivió más tiempo que el avión contra el que chocó, pero se separó poco después debido a las tensiones ejercidas sobre el avión por la violenta guiñada y el picado. Cabe señalar que un avión de pasajeros moderno perdería su sistema hidráulico crucial si la aleta se desprende, lo que dejaría inutilizables todas las superficies de control.

No es difícil diseñar un avión de ala en flecha para que vuele bien sin una cola vertical. Por ejemplo, un ala voladora "Zagi" como esta

Hay algunos aviones de la década de 1920 que no tienen estabilizador vertical porque la forma rectangular de su fuselaje proporcionaba suficiente estabilidad vertical. Eran menos maniobrables pero suficientes para la época. Un ejemplo es el Fokker FII.