¿Qué métodos alternativos existen para controlar un avión cuando las superficies de control de vuelo han fallado?

Una vez vi un programa de televisión sobre el vuelo 123 de Japan Airlines, en el que se rompió el mamparo de presión de popa, inhabilitando el sistema hidráulico y arrancando el estabilizador vertical. Así que el vuelo se estrelló después de un tiempo de vuelo con oscilaciones hacia arriba y hacia abajo.

Desde entonces, también he oído hablar de dos vuelos en los que la aeronave perdió el control de las superficies de control de vuelo, pero los pilotos guiaron su avión averiado hacia un aterrizaje usando solo los aceleradores del motor:

En principio, ¿podría haberse utilizado tal método en el vuelo 123 de Japan Airlines?

En principio, ¿sería posible controlar un avión de este tipo mediante el uso de pasajeros que cooperan moviéndose en la cabina, por ejemplo, mediante la instrucción de un piloto, para cambiar el equilibrio de peso del avión?

Simon dice: "¡Todos corran al frente del avión!" Bien, ahora, "¡¡¡Todos inclínense a la DERECHA!!!"
Estoy seguro de que uno de los engine throttle onlyaterrizajes fue United 232 . cuál era el otro? No puedo recordarlo.
@SteveV.: 2003 Bagdad DHL intentó un incidente de derribo , en el que un avión de carga en Irak fue golpeado en un ala por un misil. he editado la pregunta
Diría que sin un estabilizador vertical, sus posibilidades son casi nulas debido a la pérdida de estabilidad lateral. Sospecho firmemente que la pérdida de la cola hace que la guiñada adversa del avión sea mucho peor, lo que hace que el control sea extremadamente poco intuitivo (no estoy seguro de si es posible girar, ya que cualquier intento de girar haría que la nariz apunte en la dirección opuesta)
Magia. Definitivamente magia.

Respuestas (5)

Según tengo entendido , los pilotos de JAL123 utilizaron la manipulación de empuje en un intento de controlar su avión paralizado; sin embargo, el terreno en gran parte montañoso de Japón conspiró en su contra, ya que tratar de descubrir la palanca de empuje requiere una gran cantidad de espacio aéreo, y desafortunadamente para JAL123, había una montaña en el camino de ese esfuerzo. UAL232 y OO-DLL, por otro lado, ocurrieron en un terreno relativamente plano, lo que significaba que las tripulaciones aéreas podían concentrarse en trabajar con sus aviones paralizados para volver a ponerlos en tierra de la manera más segura posible, sin tener que preocuparse por la distancia al terreno. .

Por supuesto, la puñalada vertical que faltaba tampoco los ayudó, ya que significaba que tenían que hacer mucho más trabajo para controlar su avión.

La cola que falta en JAL123 habría afectado gravemente a la estabilidad de la aeronave. Dudo que alguien pueda aterrizar (o hacer un aterrizaje forzoso) en una pista usando solo los aceleradores en ese avión, incluso si no hubiera montañas en las cercanías.
Cabe mencionar que, como parte de la investigación, los pilotos intentaron simular los últimos 32 minutos de JAL123: nadie pudo mantener el avión en el aire durante los 32 minutos completos.
En realidad, el momento también es muy importante: los pilotos se dieron cuenta de que podría ocurrir una pérdida total de los controles, por lo que algunos comenzaron a entrenar después del incidente, lo que les dio más posibilidades de éxito después de JAL123.
No conozco las características precisas de estabilidad direccional del 747, pero tenga en cuenta que, al menos para algunas aeronaves, perder el estabilizador vertical no siempre impide necesariamente un aterrizaje seguro (o "aterrizaje") .

Control significa poder variar las fuerzas que actúan sobre un avión, tanto longitudinal como verticalmente. Idealmente, cualquier variación creará una retroalimentación inmediata, para que el piloto pueda "sentir" cuánta acción más se necesita para el cambio deseado. Sin embargo, si la variación de fuerzas se acumula lentamente, la respuesta dinámica del avión hará que el cierre del circuito de retroalimentación sea más difícil de lograr. El piloto puede tener un control excesivo y entrar en una oscilación, o será demasiado cuidadoso y el cambio deseado nunca sucede o sucede con demasiada lentitud.

Las superficies de control regulares son pequeñas, por lo que pueden moverse rápidamente y sus fuerzas actúan sobre un brazo de palanca largo, por lo que el efecto de control es grande. Además, las superficies de control cambian la elevación proporcionalmente a su desviación, por lo que es fácil predecir la consecuencia de una entrada y la retroalimentación se puede sentir de inmediato.

Incluso si las superficies de control primarias son ineficaces, todavía existen varias formas de control. Los enumeraré en orden de velocidad de reacción:

El ascensor se puede sustituir por:

  • Recorte de tono,
  • aletas de ala,
  • Variación de empuje, si los motores se asientan por encima o por debajo del eje longitudinal de inercia,
  • Cambio de peso, si el combustible se puede mover entre tanques o la carga útil se puede cambiar longitudinalmente.

Las dos últimas opciones funcionan muy lentamente y, si bien pueden usarse para limitar la velocidad de descenso, será extremadamente difícil evitar el control excesivo y las oscilaciones. Las situaciones que necesitan un control de cabeceo preciso, como los aterrizajes, son imposibles de dominar para un piloto humano no preparado cuando solo quedan medios de control tan rudimentarios.

El timón puede ser reemplazado por:

  • ajuste del timón,
  • Alerones más control de cabeceo en caso de aeronaves ágiles con baja relación de aspecto,
  • Spoiler asimétrico (si está disponible),
  • Empuje asimétrico.

Una vez más, la última opción es bastante lenta y no se puede utilizar para un control direccional preciso.

Los alerones pueden ser reemplazados por:

  • Timón más efecto diedro,
  • Spoiler asimétrico (si está disponible),
  • Bombeo lateral de combustible.

Aquí nuevamente la última opción es demasiado tosca y demasiado lenta para maniobrar.

Si la aeronave no presenta daños y la dinámica de vuelo es bien conocida, un piloto automático especialmente programado podría volar una aeronave incluso usando las últimas opciones enumeradas, porque puede predecir mucho mejor que un piloto humano el efecto que tendrán sus acciones. Los seres humanos dependen de un circuito de retroalimentación para el control, y esto ya no funciona si el tiempo de reacción del sistema está muy por encima de sus frecuencias propias de movimiento.

Tenga en cuenta el "si": ¿Qué tan probable será que solo todos los actuadores de la superficie de control hayan fallado, pero que la aeronave esté intacta de lo contrario? En la mayoría de los casos, la falla del control es consecuencia de otra falla que alterará la respuesta dinámica de tal manera que el piloto automático no estaría preparado. Hay pilotos automáticos experimentales que pueden adaptarse, pero hasta ahora solo los usan los militares.

Con la pérdida de la mayor parte de su sección de cola, JAL123 habría sido difícil de controlar incluso si se hubiera otorgado a los pilotos el equivalente a la autoridad total del timón. Solo con empuje, es imposible luchar con la mano contra el inevitable movimiento de balanceo holandés.

Tenga en cuenta que si tiene una falla total de los controles de vuelo primarios, esto probablemente indica una falla total del sistema hidráulico del avión, en cuyo caso tampoco tendrá ningún ajuste, aletas o spoilers con los que trabajar: estaría limitado a la transferencia de combustible y la dirección del acelerador.
@Sean Excepto en los casos en que el ajuste es eléctrico. Eso no es tan raro.

Como han dicho otros, es posible controlar un avión usando solo los aceleradores, suponiendo que las superficies de control sean en gran parte neutrales y que el avión esté en una actitud estable (por ejemplo, sin girar ni detenerse):

  • Para subir, aumente el acelerador de todos los motores
  • Para descender, disminuya el acelerador de todos los motores
  • Para girar, disminuya la aceleración de los motores en el lado interior del giro

Tal hazaña sería muy difícil ya que las tripulaciones de vuelo no reciben capacitación en tales métodos de control.

En un avión comercial grande, el cambio de peso produciría poco efecto , ya que el peso de los pasajeros contribuye solo con una porción muy pequeña del peso total.

La NASA ya ha demostrado que es técnicamente posible desarrollar un sistema para controlar automáticamente un avión usando aceleradores . El sistema no solo proporciona aproximaciones y aterrizajes estables y aceptables, sino que también se probó en actitudes inusuales y a velocidades de 100 nudos por encima de las velocidades de aproximación.

En cuanto a por qué este tipo de sistema no se implementa en los aviones comerciales, se aplican las respuestas habituales ...

También es discutible si un sistema de este tipo podría implementarse en un avión de transporte típico de una aerolínea. Los jets militares prácticamente vuelan solos con empuje ( theaviationist.com/2014/09/15/f-15-lands-with-one-wing ). Los aviones de pasajeros todavía dependen mucho de sus alas, alerones, elevadores y timón para la estabilidad. Aunque UAL232 proporciona algunas pruebas anecdóticas de que podría ser posible, mucho dependería de la naturaleza de la situación que provoca la emergencia.
No deje el informe de la NASA tan fácilmente. El F15 considerado tiene sus motores muy juntos. Eso significa que es más difícil girar ya que el brazo de torsión es mucho más corto. El F15 también es anterior a la vectorización de empuje, por lo que también es similar a los aviones comerciales en ese aspecto. Pero sí, necesitas dos alas, de eso no se trata esta pregunta. Por lo general, un ala no se considera una superficie de control de vuelo.
Los aviones de pasajeros se han metido en problemas debido a que demasiados pasajeros se apresuran a un lado o al otro para ver algo que sucede allí. Cosas como la erupción de un volcán, el lanzamiento de un transbordador espacial. Rara vez es algo que no se puede corregir, pero si los controles normales están muertos... Supongo que si se hace deliberadamente, podría usarse como un sistema de control, pero sería difícil de controlar.
@MSalters Realmente no estaba "dejando de lado el informe de la NASA", solo diciendo que la naturaleza de la emergencia regiría la efectividad de tratar de controlar un avión solo con empuje. Podría ser una de esas situaciones en las que, si bien es técnicamente posible, es posible que el beneficio no esté allí dado el hecho de que las relaciones de empuje son muy diferentes entre los dos tipos de avión y, como resultado, la importancia de las superficies de control difiere significativamente.

La pregunta aquí está muy relacionada con la forma en que los controles iban a dejar de funcionar. Si las superficies están en una posición más o menos neutral, sería posible controlar el avión (hasta cierto punto) usando los motores basados ​​en el principio de que más empuje aumentaría la velocidad y crearía más sustentación así como menos empuje crearía un descenso. Hasta cierto punto, también podría usar la potencia diferencial del motor para girar.

En principio, ¿sería posible controlar un avión de este tipo mediante el uso de pasajeros que cooperan moviéndose en la cabina, por ejemplo, mediante la instrucción de un piloto, para cambiar el equilibrio de peso del avión?

Tal vez, esto depende en gran medida del avión, pero el entrenamiento básico de aviones diría que sí. Esta es en gran parte la razón por la que tienes que hacer pesas y equilibrio cuando aprendes a volar. El problema aquí sería mover a todos con cautela para no poner el avión en pérdida.

Tenga en cuenta que con Japan Air 123, el hecho de que el estabilizador vertical volase fue un gran problema...

Sin embargo, en un avión de pasajeros, los pasajeros son un porcentaje bastante pequeño del peso total. Creo que probablemente podrían marcar alguna diferencia en el cabeceo, pero creo que cualquier diferencia en el balanceo sería insignificante, ya que la longitud del brazo sería bastante corta, especialmente si se compara con la longitud del brazo asociada con el peso del combustible en las alas. (y los motores, si están montados en alas).
sí, esto es cierto y estoy de acuerdo. Pero se ha señalado aquí que los pasajeros son insignificantes en lo que respecta al peso. Por lo tanto, es posible que no tenga un efecto en ninguna parte.
Si las superficies de control fallan debido a que las líneas hidráulicas/los cables de control están cortados (en lugar de, por ejemplo, actuadores atascados), como con JAL123 (bueno, la mayoría de las superficies de control en JAL123; el timón dejó de funcionar a fuerza de no estar más conectado a la aeronave), las cargas aerodinámicas sobre las superficies deberían obligarlas a volver a "una posición más o menos neutra". (1\2)
Con una excepción: en algunos aviones, al menos en algunas condiciones de vuelo, las cargas aerodinámicas en el elevador pueden no ser suficientes para evitar que caiga por su propio peso, en cuyo caso básicamente estás jodido .

Los sistemas de control fly-by-wire se pueden cuadruplexar de modo que haya 4 canales. Todo esto es parte de la redundancia integrada en los aviones.

Además, eche un vistazo a este artículo sobre el A380 y la redundancia. http://www.roger-wilco.net/yo-volaría-en-un-airbus-a380/

redundancia A380

redundancia A380

¿Qué son esas cajas en el lado derecho del fuselaje alimentadas por el sistema verde?
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