En aviación , se dice que una aeronave tiene estabilidad relajada si tiene una estabilidad baja o negativa . [1] [2]
Un avión con estabilidad negativa tendrá tendencia a cambiar sus ángulos de cabeceo y alabeo de forma espontánea. Un avión con estabilidad negativa no puede ser compensado para mantener una determinada actitud y, cuando se le altera el cabeceo o el alabeo, seguirá cabeceando o alabeando en la dirección de la perturbación a un ritmo cada vez mayor.
Esto puede contrastarse con el comportamiento de una aeronave con estabilidad positiva, que puede ajustarse para volar en una determinada actitud, que seguirá manteniendo en ausencia de entrada de control y, si se perturba, oscilará en un movimiento armónico simple en una escala decreciente alrededor de la actitud ajustada y, finalmente, volverá a ella. [ cita requerida ] Una aeronave positivamente estable también resistirá cualquier movimiento de inclinación. Un Cessna 152 es un ejemplo de una aeronave estable. De manera similar, una aeronave con estabilidad neutra no regresará a su actitud original sin entrada de control, sino que continuará balanceándose o cabeceando a una velocidad constante (ni creciente ni decreciente). [ cita requerida ]
Los primeros intentos de vuelo con objetos más pesados que el aire se caracterizaron por un concepto de estabilidad diferente del que se utiliza hoy en día. La mayoría de los investigadores aeronáuticos consideraban el vuelo como si no fuera tan diferente de la locomoción en superficie, excepto que la superficie estaba elevada. Pensaban en cambiar de dirección en términos del timón de un barco , de modo que la máquina voladora se mantuviera esencialmente nivelada en el aire, como lo hacía un automóvil o un barco en la superficie. La idea de inclinarse deliberadamente, o rodar, hacia un lado parecía indeseable o no entraba en sus pensamientos. [3]
Algunos de estos primeros investigadores, entre ellos Langley , Chanute y, más tarde, Santos-Dumont y los hermanos Voisin , buscaron el ideal de la "estabilidad inherente" en un sentido muy fuerte, creyendo que una máquina voladora debería construirse para que automáticamente girara a una posición horizontal ( lateral ) después de cualquier perturbación. Lo lograron con la ayuda de alas celulares Hargrave (alas con una estructura de cometa en forma de caja , incluidos los paneles verticales) y alas fuertemente diedras . En la mayoría de los casos, no incluían ningún medio para que un piloto controlara el giro de la aeronave [4] [ página requerida ] —solo podían controlar el elevador y el timón. El efecto imprevisto de esto fue que era muy difícil girar la aeronave sin girar. [4] [ página requerida ] [5] También se vieron fuertemente afectados por ráfagas laterales y vientos laterales al aterrizar. [ cita requerida ]
Los hermanos Wright diseñaron en 1903 su primer Flyer motorizado con alas anédricas (caídas), que son inherentemente inestables. Demostraron que un piloto puede mantener el control del balanceo lateral y que era una buena forma de que un aparato volador girara: " ladearse " o "inclinarse" para realizar el giro como un pájaro o como una persona que monta en bicicleta. [6] Igualmente importante, este método permitiría la recuperación cuando el viento inclinara el aparato hacia un lado. Aunque se utilizó en 1903, no se haría ampliamente conocido en Europa hasta agosto de 1908, cuando Wilbur Wright demostró a los aviadores europeos la importancia del uso coordinado del elevador, el timón y el control del balanceo para realizar giros efectivos. [ cita requerida ]
La posición vertical del ala cambia la estabilidad del balanceo de una aeronave.
Los aviones militares modernos, en particular los diseños poco visibles ( furtivos ), suelen presentar inestabilidad como resultado de su forma. El Lockheed F-117 Nighthawk, por ejemplo, emplea una forma de fuselaje y de ala muy poco convencional para reducir su sección transversal de radar y permitirle penetrar las defensas aéreas con relativa impunidad. Sin embargo, las facetas planas del diseño reducen su estabilidad hasta el punto en que se requiere un sistema de control electrónico computarizado para volar. [7]
Los diseños de estabilidad relajada no se limitan a los aviones militares. El McDonnell Douglas MD-11 tiene un diseño de estabilidad neutral que se implementó para ahorrar combustible. Para garantizar la estabilidad para un vuelo seguro, se introdujo un LSAS ( Sistema de aumento de estabilidad longitudinal ) para compensar el estabilizador horizontal relativamente corto del MD-11 y garantizar que el avión se mantuviera estable. [8] Sin embargo, ha habido incidentes en los que la estabilidad relajada del MD-11 causó un "trastorno en vuelo". [9]
Muchos aviones de combate modernos emplean a menudo elementos de diseño que reducen la estabilidad para aumentar la maniobrabilidad . Una mayor estabilidad conlleva una menor autoridad de la superficie de control; por lo tanto, un diseño menos estable tendrá una respuesta más rápida a las entradas de control. Esto es muy buscado en el diseño de aviones de combate.
Una aeronave menos estable requiere menores desviaciones de los controles para iniciar la maniobra; en consecuencia, se reducirán las tensiones impuestas por la superficie de control y la resistencia aerodinámica y se mejorará la capacidad de respuesta de la aeronave. Dado que estas características normalmente dificultan o imposibilitan el control por parte del piloto, normalmente se impondrá estabilidad artificial mediante computadoras, servos y sensores como partes de un sistema de control fly-by-wire . [ cita requerida ]