Los elevones o tailerons son superficies de control de aeronaves que combinan las funciones del elevador (usado para el control del cabeceo) y el alerón (usado para el control del alabeo), de ahí el nombre. Se utilizan con frecuencia en aeronaves sin cola, como las alas voladoras . Un elevón que no es parte del ala principal, sino que es una superficie de cola separada, es un estabilizador (pero los estabilizadores también se utilizan solo para el control del cabeceo, sin función de alabeo, como en la serie de aeronaves Piper Cherokee).
Los elevones se instalan a cada lado del avión en el borde de salida del ala. Cuando se mueven en la misma dirección (arriba o abajo), harán que se aplique una fuerza de cabeceo (nariz hacia arriba o nariz hacia abajo) a la estructura del avión. Cuando se mueven de forma diferencial (uno hacia arriba, uno hacia abajo), harán que se aplique una fuerza de balanceo. Estas fuerzas se pueden aplicar simultáneamente mediante la colocación adecuada de los elevones, por ejemplo, los elevones de un ala completamente hacia abajo y los elevones de la otra ala parcialmente hacia abajo.
Un avión con alerones se controla como si el piloto tuviera a su disposición superficies independientes de alerones y elevadores, controladas por el yugo o la palanca de mando. Las entradas de los dos controles se combinan mecánica o electrónicamente para proporcionar la posición adecuada para cada alerón.
Uno de los primeros aviones operativos en utilizar elevones fue el Avro Vulcan , un bombardero estratégico operado por la V-force de la Royal Air Force . La variante de producción original del Vulcan, designada como B.1 , no tenía elevones presentes; en su lugar, utilizó una disposición de cuatro elevadores internos y cuatro alerones externos a lo largo de su ala delta para el control de vuelo. [1] El Vulcan recibió elevones en su segunda variante ampliamente rediseñada, el B.2' ; todos los elevadores y alerones fueron eliminados a favor de ocho elevones. [2] Cuando volaba a bajas velocidades, los elevones operaban en estrecha conjunción con los seis aerofrenos de tres posiciones accionados eléctricamente del avión . [3]
Otro de los primeros aviones que utilizó elevones fue el Convair F-102 Delta Dagger , un interceptor operado por la Fuerza Aérea de los Estados Unidos . [4] Unos años después de la introducción del F-102, Convair construyó el B-58 Hustler , uno de los primeros bombarderos supersónicos, que también estaba equipado con elevones. [5]
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El avión más emblemático equipado con elevones fue el Aérospatiale / BAC Concorde , un avión de pasajeros supersónico británico-francés . Además del requisito de mantener un control direccional preciso mientras volaba a velocidades supersónicas, los diseñadores también se enfrentaron a la necesidad de abordar adecuadamente las fuerzas sustanciales que se aplicaban al avión durante los ladeos y los virajes, que causaban torsiones y distorsiones de la estructura del avión. La solución aplicada para ambos problemas fue a través de la gestión de los elevones; específicamente, a medida que variaba la velocidad del avión, se ajustó considerablemente la relación activa entre los elevones interiores y exteriores. Solo los elevones más internos, que están unidos al área más rígida de las alas, estarían activos mientras el Concorde volara a altas velocidades. [6]
El transbordador espacial Orbiter estaba equipado con elevones, aunque estos solo eran operativos durante el vuelo atmosférico, que se encontraría durante el descenso controlado del vehículo de regreso a la Tierra. Había un total de cuatro elevones fijados a los bordes de salida de su ala delta. Mientras volaba fuera del vuelo atmosférico, el control de actitud del transbordador lo proporcionaba el Sistema de Control de Reacción (RCS), que consistía en 44 propulsores de cohete compactos alimentados con combustible líquido controlados a través de un sofisticado sistema de control de vuelo fly-by-wire . [7]
El Northrop Grumman B-2 Spirit , un ala volante de gran tamaño operada por la Fuerza Aérea de los Estados Unidos como bombardero furtivo estratégico , también utilizó elevones en su sistema de control. Northrop había optado por controlar la aeronave mediante una combinación de timones de freno divididos y empuje diferencial después de evaluar varios medios diferentes de ejercer el control direccional con una mínima infracción del perfil de radar de la aeronave. [8] [9] Cuatro pares de superficies de control están posicionadas a lo largo del borde de salida del ala; mientras que la mayoría de las superficies se utilizan en toda la envolvente de vuelo de la aeronave, los elevones internos normalmente solo se aplican cuando se vuela a bajas velocidades, como en la aproximación al aterrizaje. [10] Para evitar posibles daños por contacto durante el despegue y proporcionar una actitud de cabeceo con el morro hacia abajo, todos los elevones permanecen caídos durante el despegue hasta que se alcanza una velocidad aerodinámica lo suficientemente alta. [10] Las superficies de vuelo del B-2 se ajustan y reposicionan automáticamente sin intervención del piloto; estos cambios son comandados por el complejo sistema de control de vuelo fly-by-wire controlado por computadora cuádruplex de la aeronave para contrarrestar la inestabilidad inherente de la configuración del ala voladora. [11]
Existen varios esfuerzos de investigación y desarrollo de tecnología para integrar las funciones de los sistemas de control de vuelo de aeronaves , como alerones, elevadores, elevones y flaps en las alas para realizar el propósito aerodinámico con las ventajas de menor: masa, costo, resistencia, inercia (para una respuesta de control más rápida y fuerte), complejidad (mecánicamente más simple, menos partes o superficies móviles, menos mantenimiento) y sección transversal de radar para sigilo . Sin embargo, el inconveniente principal es que cuando los elevones se mueven hacia arriba al unísono para aumentar el cabeceo de la aeronave, generando sustentación adicional, reducen la comba o curvatura hacia abajo del ala. La comba es deseable cuando se generan altos niveles de sustentación, por lo que los elevones reducen la sustentación máxima y la eficiencia de un ala. Estos pueden usarse en muchos vehículos aéreos no tripulados (UAV) y aviones de combate de sexta generación . Dos enfoques prometedores son las alas flexibles y la fluídica.
En las alas flexibles, gran parte o la totalidad de la superficie del ala puede cambiar de forma durante el vuelo para desviar el flujo de aire. El ala aeroelástica activa X-53 es un proyecto de la NASA . El ala adaptable y flexible es un proyecto militar y comercial. [12] [13] [14]
En fluídica , las fuerzas en los vehículos se producen a través del control de circulación, en el que las piezas mecánicas más grandes y complejas se reemplazan por sistemas fluídicos más pequeños y simples (ranuras que emiten flujos de aire) donde las fuerzas más grandes en los fluidos se desvían por chorros más pequeños o flujos de fluido de manera intermitente, para cambiar la dirección de los vehículos. [15] [16] [17] En este uso, la fluídica promete menor masa y costos (tan solo la mitad), tiempos de respuesta e inercia muy bajos y simplicidad.