¿Qué es una 'pérdida profunda' y cómo pueden recuperarse los pilotos?

Una pérdida profunda o súper pérdida es una condición en la que la estela del ala incide en la superficie de la cola y la vuelve casi ineficaz. El ala está completamente en pérdida, por lo que el flujo de aire en su superficie superior se separa justo después del borde de ataque, lo que produce una amplia estela de aire turbulento y desacelerado. En consecuencia, la presión dinámica en la superficie de la cola es mucho menor que en el vuelo sin entrar en pérdida, que es la principal razón de la reducción de la eficacia.

Considere este caso: el avión vuela con el morro hacia arriba, pero en una trayectoria de vuelo hacia abajo. En consecuencia, el ángulo de ataque del ala$\alpha$está mucho más allá de su rango de operación normal, causando un flujo de superficie superior completamente separado. Debido a la configuración de la cola en T, la estela golpea el elevador de manera que todo está protegido del flujo de aire regular.

El momento de lanzamiento de esta configuración sobre el ángulo de ataque (línea azul) se parece a esto. Primero hay una región estable con un gradiente negativo a valores bajos de$\alpha$, seguido de un mínimo cuando el ala entra en pérdida, y luego una región con un gradiente positivo, donde se desarrolla la separación y la cola se mueve hacia la estela desde arriba. Esta región tiene un cabeceo inestable, por lo que sin la entrada de control, la aeronave no permanecerá allí, sino que inclinará hacia abajo o hacia arriba hasta que alcance una región estable nuevamente. En ángulos de ataque altos sigue otra región estable con un gradiente negativo:Tenga en cuenta que tenemos dos puntos de recorte, uno en el rango normal del ángulo de ataque y otro hacia la derecha. En ambos casos, la aeronave tiene una condición de compensación estable, por lo que las pequeñas perturbaciones se responden con cambios de fuerza que mantendrán la aeronave en uno de estos puntos. Entre los dos hay otro punto de equilibrio, pero aquí el avión es inestable. Si se inclina ligeramente hacia arriba allí, el cabeceo se acelerará hasta que alcance el punto de ajuste superior.

Ahora considere el poder de control de la cola horizontal. Cuando vuela en aire tranquilo, puede recortar una amplia gama de ángulos de ataque. Sin embargo, en la condición de entrada en pérdida profunda, su poder de control se reduce mucho, lo que resulta en un rango mucho más pequeño de ángulos de ataque ajustables. Si el extremo inferior de este rango está a la derecha del punto donde el momento de cabeceo se cruza con valores positivos (aquí en$\alpha$= 24°), ¡la aeronave no puede escapar con desviaciones del elevador!

Tenga en cuenta que la potencia de control no es suficiente para entrar en pérdida profunda con cambios de compensación casi estacionarios. El piloto necesita cabecear rápidamente y tiene que rebasar el rango de compensación estático para cruzar a la región estable por encima de un ángulo de ataque de 30°. Allí, su gama de recortables$\alpha$s es demasiado pequeño para lograr el mismo sobreimpulso hacia atrás.

Para salir de esta trampa se necesitan otros cambios: cambiar el centro de gravedad hacia adelante o intentar bajar un ala. Desafortunadamente, tanto los alerones como el timón también serán mucho menos efectivos debido a la separación masiva y la estela. En varios casos, incluso los pilotos de prueba experimentados no pudieron escapar de esta condición.

Una pérdida profunda es una pérdida en la que el piloto no puede cabecear hacia abajo debido a la pérdida de flujo de aire limpio sobre el timón de profundidad (típico en las colas en T) o a que los canards aún producen sustentación mientras el ala detrás de él está en pérdida.

Dependiendo de la aeronave, el piloto puede inclinarse y usar el timón para bajar el morro y corregir la pérdida. Si es posible, el piloto puede mover/abandonar la carga para mover el centro de masa hacia adelante.

El artículo sobre entrada en pérdida en Wikipedia habla de un caso en el que un B727 se recuperó de una entrada en pérdida profunda al "balancear el avión a ángulos de alabeo más altos" hasta que la nariz cayó y se recuperó la respuesta de control normal.

Se supone que la entrada en pérdida profunda afecta principalmente a las colas en T, pero los ángulos de ataque elevados pueden conducir a un diseño de cola baja más convencional con la cola en pérdida. Si busca la animación de investigación de accidentes de AF447 (youtube) , verá que hubo mucho movimiento de palanca ineficaz. Finalmente, cuando la palanca avanzó, el morro bajó unos 10 grados, pero el ángulo de la trayectoria de vuelo estaba cerca de los -45 grados, por lo que el ángulo de ataque era de aproximadamente 35 grados. Ambas superficies estaban profundamente estancadas y se podía sobrevivir a esta maniobra con la recuperación de pérdida convencional.

Hay técnicas de recuperación que pueden funcionar. Solía ​​​​probar en el aire un diseño de cola en T grande y la maniobra informada era rodar para inducir un deslizamiento lateral que reduciría el ángulo de ataque. En un diseño de cola en T, esto se lograría principalmente con el timón. Pero un diseño de cola baja puede tener el timón tapado por la cola en estos ángulos de ataque. La única forma de inducir el balanceo desde la guiñada en este caso sería el uso de un empuje asimétrico.

Los pilotos del AF447 no estaban equipados con este conocimiento, lo que pudo haber salvado la aeronave. He pedido la opinión de mis colegas y me da la impresión de que no se valora mucho esta situación. Con la reciente investigación del accidente de Air Asia, siga un enfoque similar a los eventos que llevaron a la pérdida del AF447, tal vez ahora sea el momento.

Las paradas profundas aparecen no solo para los aviones de colas en T. El CG muy atrás sin duda será una buena razón para tener uno de este tipo de puesto. Hoy en día, los aviones de combate son propensos a entrar en un estado de pérdida total. La recuperación se realiza empujando el morro hacia abajo y arrancando.