Los timones equilibrados se utilizan tanto en barcos [1] como en aviones. Ambos pueden indicar una porción de la superficie del timón delante de la bisagra, colocada para reducir las cargas de control necesarias para girar el timón. En el caso de las aeronaves, el método también puede aplicarse a elevadores y alerones ; las tres superficies de control de la aeronave también pueden tener masa equilibrada , principalmente para evitar el aleteo aerodinámico .
Un timón equilibrado es un timón en el que el eje de rotación del timón está detrás de su borde frontal. Esto significa que cuando se gira el timón, la presión del agua causada por el movimiento del barco a través del agua actúa sobre la parte delantera para ejercer una fuerza que aumenta el ángulo de deflexión, contrarrestando así la presión que actúa sobre la parte trasera, que actúa para reducir el ángulo de desviación. Es normal cierto grado de semiequilibrio para evitar la inestabilidad del timón, es decir, el área delante del pivote es menor que la que hay detrás. Esto permite mover el timón con menos esfuerzo del necesario con un timón desequilibrado. Sin embargo, es más común en barcos más pequeños ya que el par es insuficiente para barcos más pesados. [1]
Los timones equilibrados probablemente se utilizaron por primera vez a principios del siglo XV, en los barcos del tesoro de la China Ming , [2] y fueron reinventados y utilizados por primera vez en barcos modernos por Isambard Kingdom Brunel en el SS Gran Bretaña , botado en 1843. [3]
.jpg/1280px-Aileron_horn_of_ATR_72_(left_wing).jpg)
El control de los aviones se complica por su movimiento en tres dimensiones ( guiñada , cabeceo y balanceo ), en lugar de una sola, pero existe una necesidad similar de reducir las cargas, abordadas de la misma manera que en un barco con una parte de la superficie extendida hacia delante. bisagra. A esto se le llama equilibrio aerodinámico. Además, debido a que las superficies de control de los aviones están montadas sobre estructuras flexibles como las alas, son propensas a oscilar ("aleteo"), un efecto peligroso que puede solucionarse llevando el centro de gravedad (cg) de la superficie de control a la línea de bisagra. . A esto se le llama equilibrio de masa. [4]
El principio se utiliza en timones , elevadores y alerones , con métodos perfeccionados a lo largo de los años. Dos ilustraciones de timones de aviones, publicadas por Flight Magazine en 1920, [5] ilustran las primeras formas, ambas con bordes de ataque y de salida curvos . Ambos están montados de manera que el área de la superficie de equilibrio delante de la bisagra sea menor que la del timón detrás. Se han probado varios diseños a lo largo de los años, generalmente con áreas de equilibrio/timón más pequeñas. La mayoría se clasifica en una de dos categorías: bocina equilibrada , con pequeñas extensiones de las superficies de control delante de las líneas de las bisagras en sus puntas, o insertada equilibrada con extensiones de la superficie de control en cortes en su superficie fija de soporte. Los alerones Frise utilizan una variante de este último equilibrio, con la punta de la superficie ascendente proyectándose por debajo del ala, pero no al revés, para proporcionar equilibrio y resistencia asimétrica. Los alerones equilibrados Irving no tienen proyecciones, pero aprovechan el cambio de presión inducido por la deflexión del alerón por encima y por debajo del ala, detectado a través del espacio de la bisagra, para ayudar al movimiento. [4]
El aleteo ocurre cuando la superficie de control se desplaza de su deflexión prevista. Debido a que los alerones están en alas largas y estrechas que pueden girar bajo carga, son la superficie más propensa a oscilar. Si el centro de gravedad está detrás de la bisagra, la superficie puede moverse como un péndulo y sufrir un movimiento armónico simple forzado con amplitud creciente. Agregar pesos de equilibrio que hagan coincidir el centro de gravedad y la línea de bisagra resuelve el problema. Estos pesos pueden estar en la punta de la superficie o masas más livianas unidas más adelante de la bisagra externamente. [4]
Acorazados británicos Oscar Parkes ISBN 0-85052-604-3