¿Qué significa estabilidad longitudinal con barra fija y sin barra en términos simples?

Trim el avión. Haga un "doblete" (significa mantenerse hacia adelante y hacia atrás en la posición compensada por un breve momento, o desviar el timón y volver a neutral) para alterar el estado compensado.

Ahora observe la respuesta mientras mantiene todas las superficies de control en su posición de compensación, asegurándose de que las superficies de control no se muevan cuando la aeronave realiza sus movimientos . Esto es bastante fácil en aviones GA y aviones grandes con controles motorizados (si haces esto en un Airbus, cámbialo a ley directa ).

A continuación, repita la maniobra pero suelte la palanca o los pedales. Observe cómo se mueve la posición de la palanca o del pedal con el ángulo de ataque, respectivamente, los cambios de deslizamiento lateral: esta es su superficie de control que flota libremente . Una vez más, observe la respuesta. Normalmente, la oscilación resultante tardará más tiempo en desaparecer y la frecuencia de oscilación debería ser ligeramente inferior.

La primera es la estabilidad de la aeronave con palanca fija, la segunda la estabilidad sin palanca. Normalmente, la estabilidad sin palanca es menor y proporcional a las fuerzas de la palanca cuando se aleja del punto de compensación. La diferencia entre ambos viene determinada por los coeficientes de momento de bisagra de la superficie de control. Para el ascensor el ángulo flotante$\eta_f$es

con$c_{r\alpha}$el coeficiente de momento de bisagra sobre el ángulo de ataque$\alpha$y$c_{r\eta}$el coeficiente de momento de bisagra sobre la deflexión de control. Ambos coeficientes son normalmente negativos y el valor absoluto de$c_{r\eta}$es mayor que la de$c_{r\alpha}$. Cuando$c_{r\alpha}$es cero, ambas estabilidades son iguales porque el ángulo de flotación es cero.

Otra forma de estudiar la estabilidad de cabeceo con palanca fija es compensar la aeronave a dos velocidades o factores de carga diferentes y medir el cambio de compensación necesario entre el estado compensado 1 y el estado compensado 2. El resultado es la estabilidad de velocidad rsp. la estabilidad de la maniobra.

La estabilidad sin palos solo es relevante en el caso de controles manuales. Los aviones FBW solo exhiben estabilidad fija con palanca, excepto en el caso muy inusual de que los actuadores de la superficie de control sean dominados por las fuerzas aerodinámicas.

Considere una aeronave en vuelo estacionario, horizontal y compensado. La estabilidad longitudinal podría describirse como la tendencia de la aeronave a volver a su posición original después de que un evento externo haya cambiado el ángulo de ataque.$α𝛂$.

• Estabilidad estática: con la palanca de cabeceo sostenida en una posición fija, una aeronave es estáticamente estable si la aeronave tiene tendencia a volver a su posición original después de un cambio de actitud por un evento externo. Sin tener que dar entrada a un stick. Entonces, una ráfaga de viento provoca un momento de morro hacia arriba, cambia la actitud de la aeronave y la actitud aumentada provoca un momento aerodinámico opuesto que hace que la aeronave regrese a su posición original una vez que la ráfaga desaparece. Esto solo se puede lograr si el centro de sustentación está detrás del centro de gravedad:

  $CN_2$>$CN_1$cuando$α𝛂_2$>$α𝛂_1$

• Estabilidad dinámica. Entonces, nuestro avión estáticamente estable es impulsado por la aerodinámica hacia donde estaba, pero ¿qué sucede entonces? Si llega a neutral, luego se pasa más allá del otro lado, luego vuelve a neutral y aún más, la respuesta diverge y la aeronave es dinámicamente inestable. No es una buena situación porque para volver al vuelo compensado, necesitamos generar entradas de palanca periódicas que contrarresten la respuesta natural. Nos gustaría que las fuerzas aerodinámicas se encargaran de esto.

• Pero, ¿qué sucede si somos dinámicamente estables con la palanca de paso fijo pero no la mantenemos en posición durante un movimiento periódico? ¿El movimiento angular de retorno provoca una desviación del elevador que contrarresta el movimiento o una que lo amplifica? Eso depende del comportamiento del ascensor después de que un evento externo haya provocado un aumento en$α𝛂$. ¿Comienza a tambalearse la palanca , como lo hizo el avión, y qué tipo de tambaleo es? ¿Uno que vuelve a donde estaba o se está desviando? Esta es una función del signo del momento de bisagra del ascensor. Si tenemos un ascensor que sube flotando después de un aumento$α𝛂$, tenderá a aumentar α$𝛂$Aún más. De modo que esa disposición reducirá la estabilidad estática del fuselaje.

Lo anterior es una breve descripción de la estabilidad aerodinámica. Hay más a considerar, como la desviación de la maniobra del stick y la estabilidad de la fuerza, pero eso puede hacer que esta publicación sea demasiado larga. Sin embargo, podemos ver que para un fuselaje aerodinámicamente estable, necesitamos un momento aerodinámico que contrarreste nuestro movimiento. Está bien para un Cessna pero no deseable para aviones de alta maniobrabilidad como los cazas. Para estos, queremos que las fuerzas aerodinámicas nos ayuden a hacer los giros, pero eso deja al piloto con un equilibrio inestable, como si intentara mantener el equilibrio encima de una gran pelota inflable. Constantemente se requieren pequeños movimientos de palanca para volar en línea recta, porque la aerodinámica constantemente quiere desviarnos de la posición recortada.

Y ahí es donde entra en juego el fly-by-wire. Utiliza una computadora para generar las pequeñas entradas necesarias para mantener el avión neutral: pequeñas desviaciones constantes que no son perceptibles para el piloto, solo experimenta un avión estable. Da un impulso a la palanca y todas las fuerzas aerodinámicas cooperan para realizar una maniobra rápida.

Escuché que el piloto de Fórmula 1 Michael Schumacher tenía su auto ajustado así: direccionalmente inestable, por lo que podía girar rápidamente pero requería pequeñas correcciones constantes en el volante. No todos la taza de té.