Un estabilizador es un estabilizador horizontal de aeronave totalmente móvil . Cumple las funciones habituales de estabilidad longitudinal, control y exigencias de fuerza de palanca [1] que de otro modo se realizan con las partes separadas de un estabilizador horizontal convencional (que es fijo) y un elevador (que es ajustable). Aparte de reducir la resistencia, particularmente a números de Mach altos, [2] es un dispositivo útil para cambiar el equilibrio de la aeronave dentro de límites amplios y para reducir las fuerzas de palanca. [3]
Stabilator es un acrónimo de estabilizador y elevador . También se lo conoce como estabilizador de cola totalmente móvil , cola (plano) totalmente móvil, estabilizador totalmente móvil, cola (plano) totalmente voladora, cola horizontal totalmente voladora, estabilizador de vuelo completo y cola plana. [2]
Debido a que implica una superficie equilibrada en movimiento, un estabilizador puede permitir al piloto generar un momento de cabeceo determinado con una fuerza de control menor. Debido a las altas fuerzas involucradas en las cargas de equilibrio de la cola, los estabilizadores están diseñados para pivotar sobre su centro aerodinámico (cerca del cuarto de cuerda medio de la cola). Este es el punto en el que el momento de cabeceo es constante independientemente del ángulo de ataque y, por lo tanto, cualquier movimiento del estabilizador se puede realizar sin un esfuerzo adicional del piloto. Sin embargo, para ser certificado por la agencia reguladora correspondiente, un avión debe mostrar una resistencia creciente a una entrada (movimiento) creciente del piloto. [ cita requerida ] Para proporcionar esta resistencia, los estabilizadores en aeronaves pequeñas contienen una pestaña antiservo (que generalmente actúa también como una pestaña de compensación ) que se desvía en la misma dirección que el estabilizador, [4] proporcionando así una fuerza aerodinámica que resiste la entrada del piloto. Las aeronaves de aviación general con estabilizadores incluyen el Piper Cherokee [2] y el Cessna 177 . El planeador Glaser-Dirks DG-100 inicialmente utilizaba un estabilizador sin aleta antiservo para aumentar la resistencia: como resultado, el movimiento de cabeceo del planeador es muy sensible. Los modelos posteriores utilizaban un estabilizador y un elevador convencionales.
Los estabilizadores laterales totalmente volantes se utilizaron en muchos aviones pioneros y los populares monoplanos Morane-Saulnier G , H y L de Francia, así como los primeros monoplanos Fokker Eindecker y los cazas biplanos Halberstadt D.II de Alemania, volaron con ellos, aunque a costa de la estabilidad : ninguno de estos aviones, con la posible excepción de los biplanos Halberstadt, podía volarse sin intervención humana.
Los estabilizadores se desarrollaron para lograr un control de inclinación adecuado en vuelos supersónicos y son casi universales en los aviones de combate militares modernos . [2]
El proyecto supersónico británico Miles M.52 de guerra fue diseñado con estabilizadores. Aunque el diseño solo voló como un cohete a escala, su cola voladora fue probada en el Miles Falcon . [5] El proyecto supersónico estadounidense contemporáneo, el Bell X-1 , utilizó estabilizadores horizontales y elevadores ajustables por separado que permitían el movimiento como una sola superficie o deflexión del elevador con una configuración fija del plano de cola. [6]
El Boeing B-47 Stratojet, que entró en servicio en 1951, fue el primer bombardero a reacción construido específicamente para el mundo que incluía un estabilizador de una sola pieza. Se consideró la posibilidad de incorporar un estabilizador al Boeing B-52 Stratofortress, pero se descartó debido a la poca fiabilidad del sistema hidráulico en ese momento. [2]
El North American F-86 Sabre , el primer avión de la Fuerza Aérea de Estados Unidos que podía alcanzar velocidades supersónicas (aunque en picado superficial), se introdujo con un estabilizador horizontal convencional con elevadores, que finalmente fue reemplazado por un estabilizador.
Cuando los estabilizadores pueden moverse de forma diferencial para realizar la función de control de alabeo de los alerones , como lo hacen en muchos aviones de combate modernos, se conocen como elevones o colas rodantes . Una superficie canard , que parece un estabilizador pero no estabiliza como un plano de cola, [7] también se puede montar delante del ala principal en una configuración canard ( Curtiss-Wright XP-55 Ascender ).
Los estabilizadores de los aviones militares tienen el mismo problema de fuerzas de control demasiado ligeras (que inducen un sobrecontrol) que los aviones de aviación general. A diferencia de los aviones ligeros, los aviones supersónicos no están equipados con pestañas antiservo, que añadirían una resistencia inaceptable. En los aviones de combate a reacción más antiguos, se generaba una fuerza de resistencia dentro del sistema de control, ya sea por resortes o una fuerza hidráulica de resistencia, en lugar de por una pestaña antiservo externa. Por ejemplo, el North American F-100 Super Sabre , utilizaba engranajes y un resorte de rigidez variable unido a la palanca de control para proporcionar una resistencia aceptable a la entrada del piloto. [8] En los cazas modernos, las entradas de control son procesadas por computadoras (" fly by wire "), y no hay una conexión directa entre la palanca del piloto y el estabilizador.
La mayoría de los aviones de pasajeros modernos no tienen estabilizador. En su lugar, tienen un estabilizador horizontal ajustable y un control de profundidad independiente. El estabilizador horizontal móvil se ajusta para mantener el eje de cabeceo equilibrado durante el vuelo a medida que cambia la velocidad o se quema combustible y se mueve el centro de gravedad . Estos ajustes son ordenados por el piloto automático cuando está activado, o por el piloto humano si el avión se vuela manualmente. Los estabilizadores ajustables no son lo mismo que los estabilizadores de timón: un estabilizador se controla mediante el yugo o palanca de control del piloto, mientras que un estabilizador ajustable se controla mediante el sistema de compensación.
En el Boeing 737 , el sistema de compensación estabilizadora ajustable está accionado por un tornillo elevador operado eléctricamente . [9]
Un ejemplo de un avión de pasajeros con un estabilizador genuino utilizado para el control de vuelo es el Lockheed L-1011 .
Las superficies de cola totalmente móviles se volvieron interesantes... cuando la teoría de números de Mach altos y las pruebas en túnel de viento transónico revelaron un desempeño deficiente de los controles de tipo flap comunes.
La pestaña de la cola totalmente móvil se cambió de una pestaña servo a una
pestaña desequilibradora con engranajes
. Con esta disposición, las fuerzas de control eran similares a las de un avión convencional.