¿Alguna vez te has preguntado cómo se mantiene en el aire un avión? ¿Por qué no se cae al suelo? La respuesta está en la estabilidad del avión y en un vuelo equilibrado. En este artículo te explicaremos de manera sencilla cómo funciona la estabilidad en el aire y por qué es importante para garantizar la seguridad en los vuelos. ¡Prepárate para despegar!
Al volar, las aeronaves deben ser controlables y predecibles. Cómo se logra esto es a través de la estabilidad del avión. Hay muchas cosas a considerar cuando se habla de la estabilidad de la aeronave. Aún así, cuando te metes en ello, los conceptos subyacentes son bastante simples. Hoy hablaremos sobre la estabilidad de la aeronave, explicaremos detalladamente algunos términos técnicos y discutiremos cosas que afectarán la estabilidad de la aeronave.
¿Qué es la estabilidad del avión?
La estabilidad del avión se utiliza para describir cómo actuará el avión cuando esté sujeto a una perturbación externa, ya sea natural o debida a entradas de control. Hay dos tipos básicos de estabilidad en las aeronaves; estático y dinámico. Estos se subdividen en estabilidad positiva, neutra o negativa.
No debería sorprender que diferentes aviones tengan diferentes características, y la estabilidad del avión juega un papel importante en esto.
Piénsalo…
Un avión de combate se maneja de manera completamente diferente a un gran avión. Una de las principales razones de esto es la estabilidad del avión. De hecho, los aviones de combate son diseñado ser intrínsecamente inestable. A diferencia de, aviones de entrenamiento están construidos para ser casi también estable.
Debido a la naturaleza altamente dinámica del vuelo, el avión se puede maniobrar a través de tres dimensiones en una imagen en constante cambio. Entonces, para simplificar las cosas, cuando hablamos de la estabilidad de la aeronave, usamos tres ejes básicos para determinar qué está sucediendo en un momento dado.
Combinamos estos ejes con un par de puntos de referencia diferentes.
Comprenda estos ejes y los puntos de referencia, y comprenderá la estabilidad del avión.
Esto es lo que necesita saber…
Términos que necesita comprender
A primera vista, la estabilidad del avión puede parecer un poco desalentadora. Hay entonces mucho pasando Sin embargo, al comprender algunos conceptos básicos, podrá predecir el comportamiento de las aeronaves en todo circunstancias.
Aquí hay un resumen rápido de algunos términos técnicos que necesitará saber cuando hable sobre la estabilidad del avión: –
¿Cuáles son las 3 direcciones de estabilidad? – Hachas de avión
Primero, necesitamos entender los ejes de los aviones.
Relájate, es realmente simple, y solo existen tres de ellos.
Puede pensar en los ejes de los aviones como ‘brochetas’ a través del avión. El avión se moverá alrededor estos ejes, utilizando el principio de vuelo. El comportamiento del avión alrededor de estos ejes determinará cómo estable es.
Los ejes son los siguientes: –
El eje longitudinal
Esta ‘brocheta’ se inserta a través de la nariz y sobresale por la parte posterior de la cola. El avión se rollo alrededor de este eje.
El eje lateral
Este punto de pivote se extiende desde una punta de ala hasta la otra a través del centro de la aeronave. El avión parcelas sobre este eje.
El eje vertical
Como sugiere el nombre, este eje va directamente hacia abajo a través del centro del avión. El avión se guiñada alrededor de este eje.
Sin embargo, hay algo que debemos señalar…
Cuando se habla de la estabilidad del avión, realmente debe tener en cuenta algo. Las estabilidades describen cómo hachas ellos mismos se mueven, no la rotación del avión alrededor a ellos.
¿Un ejemplo rápido?
Mientras el avión se mueve alrededor del eje longitudinal en balanceo, estabilidad longitudinal en realidad describe cómo el eje longitudinal se mueve hacia arriba y hacia abajo en el tono.
Puede resultar confuso, así que para facilitarle la vida, aquí hay una tabla rápida que detalla qué ejes se mueven en qué dirección.
| Nombre de la estabilidad de la aeronave | Describe el comportamiento del avión en: – | Movimientos de aeronaves sobre: – |
| Estabilidad Longitudinal | Paso | eje lateral |
| Estabilidad Lateral | Rollo | Eje longitudinal |
| Estabilidad Vertical | Guiñada | Eje vertical |
Hay otros dos elementos en juego cuando se habla de la estabilidad del avión. Ellos son: –
Centro de gravedad
El centro de gravedad sirve para algunos propósitos en la determinación de la estabilidad del avión. Es: –
- El punto de encuentro de los tres ejes normalmente se encuentra en algún lugar en el medio del avión.
- El punto alrededor del cual el avión girará y maniobrará.
- El área a través de la cual actúa todo el peso combinado del avión.
Puedes considerar el centro de gravedad (o CG si quieres parecer un geek) como el punto de equilibrio del avión. Si pudieras montar un avión en una punta grande, siempre que esta punta se asiente debajo del centro de gravedad, el avión estaría perfectamente en equilibrio.
Centro de elevación
El centro de sustentación es un término que describe las fuerzas resultantes creadas por las superficies aerodinámicas.
Obviamente, calcular cuánta sustentación produce el ala en diferentes puntos es complicado. Ingenieros agregar todo de estas fuerzas juntas y luego averiguar dónde, en promedio, las fuerzas se combinan en el ala para producir sustentación.
Este cálculo resultante produce un vector. Esto normalmente actúa en un ángulo de 90° con respecto a la línea de cuerda del ala.
Entonces, para resumir, tenemos lo siguiente: –
- Tres ejes que se mueven en diferentes direcciones
- Un punto de pivote llamado centro de gravedad.
- Una fuerza llamada centro de sustentación actúa en la dirección en la que se orienta la superficie superior del ala.
¿Por qué son importantes todos los anteriores?
Bueno, estás a punto de descubrirlo…
Estabilidad del avión explicada fácilmente
Volvamos a nuestro avión en una espiga, perfectamente equilibrado bajo el CG. El siguiente ejemplo le dará un gran sabor de qué La estabilidad de un avión es y cómo funciona.
El avión descansará con las alas niveladas, perfectamente horizontales. Es equilibrado.
Entendiendo los ‘Momentos’
Ahora fijemos un pequeño hilo a la superficie superior del ala (que representa el centro de sustentación), justo por delante del CG. ¿Qué esperarías que sucediera si le dieras un pequeño tirón?
¡Así es, la nariz se moverá hacia arriba! O, para ponerlo en realidad En términos técnicos, el centro de sustentación ha creado un momento hacia arriba, lo que hace que el eje longitudinal se mueva alrededor del eje lateral a través del centro de gravedad.
¡Elegante!
Sin embargo, no se atasque en tecnicismos. En su lugar, considera esto…
Vamos a hacerte una pregunta…
¿Qué crees que pasaría si conectaras el hilo más lejos del punto de pivote?
¡El efecto nariz arriba creado al tirar del hilo sería mayor! A este efecto lo llamamos momento.
En los términos más simples, un ‘momento’ mide cómo una fuerza causa algo girar alrededor de un eje.
Y, necesitas recordar esto…
Cuanto más lejos esté la fuerza del centro de gravedad, mayor será el momento y mayor el efecto de una fuerza definida.
Sigamos con nuestra espiga e hilo…
Cómo funciona el equilibrio del avión: la combinación de momentos
Imagina que nuestro hilo (o centro de sustentación) está unido justo por delante del ala y le damos un gran tirón. Esto representa lo que realmente sucede en un avión real. (Después de todo, alas hacer generar mucha sustentación). Ese es un gran momento que creará un gran movimiento.
Sin embargo, adjuntamos otro hilo a la cola. Esto está muy lejos del CG. Cada vez que tiramos del hilo cerca del ala, también le damos un pequeño tirón al hilo cerca de la cola.
¿Qué crees que sucede?
Si bien nuestro ‘tirón’ en la cola no es tan grande, la distancia desde el CG es mayor.
Como vimos anteriormente, cuanto mayor es la distancia, mayor es el efecto. Entonces, mientras que nuestro ‘gran’ tirón cerca del ala tiene un efecto de cabeceo hacia arriba en la nariz del avión, está perfectamente equilibrado en dirección hacia abajo por el momento creado por nuestro tirón en la cola.
El avión se mantendrá estable si siempre puedes equilibrar los momentos creados en diferentes puntos.
En esencia, esto es exactamente ¿Qué es la estabilidad del avión? El plano de cola compensa la fuerza de rotación creada por el momento causado por el centro de elevación en una posición diferente al centro de gravedad.
Ahora que comprende lo que está sucediendo, veamos los diferentes tipos de estabilidad del avión…
Positivo, neutral o negativo: los diferentes tipos de estabilidad del avión
Hay más en la estabilidad de un avión que simplemente decir estable o inestable. De hecho, hay seis diferentes tipos.
Aquí en Pilot Institute, nos gusta hacer que aprender a volar sea fácil. Entonces, discutiremos la estabilidad del avión y luego le daremos una idea conceptual simple para ayudarlo a comprenderlo realmente. Estos son los tipos de estabilidad de la aeronave y lo que significan: –
Estabilidad positiva del avión
En términos simples, ‘estabilidad positiva del avión’ significa que, cuando se altera, el avión se recuperará a su estado original. Suponga que la turbulencia, u otra fuerza, hace que los ejes del avión se muevan, ya sea en cabeceo, balanceo o guiñada. En ese caso, una corrección inherente momento hará que el avión vuelva a su actitud original.
Una manera fácil de entender la estabilidad positiva del avión: –
Imagina una pelota de golf en un recipiente grande y hondo. Independientemente de lo que hagas con la pelota, eventualmente volverá a rodar hasta el centro del tazón y volverá a su estado original. Esta es una gran representación de la estabilidad positiva del avión.
Estabilidad neutral del avión
La ‘estabilidad neutral del avión’ describe una situación en la que se desvía de lo que estaba haciendo cuando se perturba el avión. Sin embargo, cuando se elimine la perturbación, la aeronave permanecerá en el nuevo estado causado por la perturbación. No se recuperará a donde estaba, pero no se desviará más.
Una Manera Fácil de Visualizar la Estabilidad Neutral de un Avión: –
Imagine una pelota de golf estacionaria sobre una mesa perfectamente plana.
Este es su estado establecido.
Vamos a darle un pequeño empujón a la pelota de golf, simulando una perturbación.
La pelota se moverá y comenzará a rodar. Ignorando la fricción (que, de hecho, conduciría a positivo estabilidad), la bola continuará rodando en la dirección en que la empujó, sin acelerar ni desacelerar.
Siempre que no se aplique ninguna otra fuerza, la pelota estará en un nuevo estado constante que es diferente de su primer estado, pero ese estado permanecerá estable. Esta es la estabilidad neutral.
Estabilidad negativa del avión
La estabilidad negativa del avión es cuando el avión no resistirá una perturbación y continuará desviándose más y con mayor magnitud de su posición original.
Espera, ¿por qué querrías un avión inestable?
Bueno, mayor maniobrabilidad para empezar.
Los aviones de combate están diseñados para ser inherentemente inestables. Lo último que desea al realizar maniobras evasivas es un avión que comience a volar recto y nivelado. ¡Te derribarían! En el caso de los aviones como el F16 Halcónel avión en realidad está controlado por computadoras para ayudar a que su inestabilidad sea más manejable.
Una mirada rápida a la estabilidad negativa del avión
Llevemos nuestra pelota de golf a la cima de un camino muy empinado y ventoso y soltémosla. Sin mucha fuerza, la pelota comenzará a aumentar su velocidad y también se desviará masivamente en dirección. Se alejará cada vez más de su estado original. Esta es la estabilidad negativa.
Entonces, hay tres tipos de estabilidad de un avión…
Pero espera…
Dijimos que había ¿seis?
Sí, de hecho. Las estabilidades anteriores son aplicables en el caso de estático y dinámica estabilidad.
¿Cual es la diferencia?
Todo tiene que ver con el tiempo y la amplitud…
Estabilidad estática del avión vs. Estabilidad dinámica del avión
Todas las descripciones anteriores de estabilidad pueden ser estáticas o dinámicas. La diferencia es pequeña pero significativa.
Esto es lo que significa cada uno: –
Estabilidad estática
La estabilidad estática del avión es la respuesta inicial y de corto plazo a una perturbación de la trayectoria del avión. Tenga en cuenta que dijimos inicialmente. Cómo se comporta el avión cuando primero perturbado es una medida de su estabilidad estática. Pueden pasar tres cosas: –
- El avión resiste la perturbación y volverá a su actitud original, denominada estabilidad estática positiva.
- El avión permanece en la nueva actitud pero no diverge, llamada estabilidad estática neutra
- El avión diverge cada vez más de su posición original. Se llama estabilidad estática negativa.
Las aeronaves pueden ser estables en su respuesta inicial pero aún inestables con el tiempo. Es perfectamente factible tener un avión estáticamente estable pero dinámicamente inestable.
Hablando de que…
Estabilidad Dinámica
La estabilidad dinámica mide lo que hace el avión después de que se elimina la perturbación. La respuesta inicial del avión puede ser intentar recuperar su actitud original. Sin embargo, cuán pronto y bien lo logra determina su estabilidad dinámica. Hay tres resultados posibles: –
- El avión se asienta y recupera su actitud anterior. En este caso, tiene una estabilidad dinámica positiva.
- El avión continúa en su nueva trayectoria y se asienta. En este caso, tiene una estabilidad dinámica neutra.
- El avión puede intentar recuperarse, pero la divergencia crece más y más. Como resultado, se dice que la aeronave tiene una estabilidad dinámica negativa.
La mejor manera de pensar en todos los escenarios anteriores es como ‘olas’.
En el caso de estabilidad dinámica positiva, las olas pueden comenzar grandes, pero luego se reducen en magnitud. En cuanto a la estabilidad dinámica neutra, las olas se mantienen en la misma magnitud. Y finalmente, en el caso de estabilidad dinámica negativa, las olas crecerán más y más con cada ciclo.
En lugar de olas, imagine ver un avión desde el costado mientras sube y desciende como resultado de, digamos, turbulencia. ¡La trayectoria que dibuja la aeronave en el aire reflejará las ‘ondas’ descritas anteriormente!
¿Qué afecta la estabilidad de las aeronaves?
Hay muchos factores que afectarán la estabilidad del avión. En términos generales, varios factores interactúan entre sí. Estos pueden incluir: –
¿Cómo mantienen la estabilidad los aviones?
Los aviones mantienen la estabilidad de varias maneras. El centro de gravedad y su posición son de vital importancia para garantizar que el avión permanezca estable en todas las fases del vuelo. Normalmente, esto se logra asegurándose de que el CG se mantenga dentro de los límites establecidos en relación con el plano de cola y el centro de sustentación.
Recuerde, el centro de gravedad forma el ‘pivote’ sobre el cual se imparte un ‘momento’ en los tres ejes descritos anteriormente. Cuanto más largo sea el pivote, mayor será el momento.
Si el centro de gravedad se coloca demasiado cerca de una fuerza de equilibrio, es posible que no haya suficiente fuerza para estabilizar el avión. Asimismo, suponga que el centro de gravedad está lejos de la fuerza. En ese caso, el avión puede volverse también receptivo y nervioso, ¡lo que lo hace muy inestable!
En circunstancias extremas, el avión puede estar completamente desequilibrado, lo que significa que la fuerza generada por el plano de cola puede exceder la creada por el centro de presión.
Cómo garantizar la estabilidad de la aeronave
La manera más fácil de asegurarse de que su aeronave se mantenga estable es utilizar una hoja de carga para calcular la posición del centro de gravedad. La mayoría de los fabricantes de aeronaves proporcionarán una hoja de carga que se puede completar fácilmente. Esto mostrará, en forma pictórica, la posición del centro de gravedad. Su avión debe permanecer estable si no se sale de la envolvente.
Cada fabricante de aviones proporcionará diferentes requisitos para garantizar que sus aviones estén equilibrados en todo momento. Sin embargo, si está interesado en la teoría general detrás de esto, el Administración Federal de Aviación proporciona una guía detallada a peso y equilibrio. ¡Vale la pena leerlo!
Pensamientos finales…
Siempre que no sobrecargue su aeronave y sea consciente de las limitaciones de su aeronave, garantizar la estabilidad de la aeronave es relativamente fácil. Descubrirá que la mayoría de los aviones en los que entrena están diseñados para ser súper estables, lo que brinda características de manejo benignas. Querrá estar preparado si está pensando en el entrenamiento de vuelo. ¡Nuestro curso de vuelo libre es un excelente lugar para comenzar!
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