En aviación , se dice que una aeronave tiene estabilidad relajada si tiene una estabilidad baja o negativa . [1] [2]
Un avión con estabilidad negativa tenderá a cambiar espontáneamente sus ángulos de cabeceo y alabeo . Una aeronave con estabilidad negativa no puede ajustarse para mantener una determinada actitud y, cuando se le perturba el cabeceo o el balanceo, continuará cabeceando o balanceándose 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 a una cierta actitud, que continuará manteniendo en ausencia de la intervención del control y, si se la perturba, oscilará en un movimiento armónico simple . una escala decreciente alrededor de la actitud recortada y, finalmente, volver a ella. [ cita necesaria ] Una aeronave positivamente estable también resistirá cualquier movimiento de inclinación. Un Cessna 152 es un ejemplo de avión estable. De manera similar, una aeronave con estabilidad neutral no volverá a su actitud original sin la intervención del control, sino que continuará girando o cabeceando a un ritmo constante (ni creciente ni decreciente). [ cita necesaria ]
Los primeros intentos de volar con objetos más pesados que el aire estuvieron marcados por un concepto de estabilidad diferente al 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 la superficie, excepto que la superficie estaba elevada. Pensaron en cambiar de dirección en términos del timón de un barco , de modo que la máquina voladora permaneciera esencialmente nivelada en el aire, como lo hacía un automóvil o un barco en la superficie. La idea de inclinarse o rodar deliberadamente hacia un lado parecía indeseable o no entraba en su pensamiento. [3]
Algunos de estos primeros investigadores, incluidos Langley , Chanute y más tarde Santos-Dumont y los hermanos Voisin , buscaban el ideal de "estabilidad inherente" en un sentido muy fuerte, creyendo que una máquina voladora debería construirse para girar automáticamente hacia una posición horizontal ( lateral) . ) posición después de cualquier perturbación. Lo lograron con la ayuda de alas celulares Hargrave (alas con estructura de cometa en forma de caja , incluidos los paneles verticales) y alas fuertemente diédricas . En la mayoría de los casos, no incluían ningún medio para que un piloto controlara el balanceo del avión [4] [ página necesaria ] ; solo podían controlar el elevador y el timón. El efecto imprevisto de esto fue que era muy difícil girar el avión sin balancearse. [4] [ página necesaria ] [5] También se vieron fuertemente afectados por ráfagas y vientos laterales al aterrizar. [ cita necesaria ]
Los hermanos Wright diseñaron su primer Flyer motorizado en 1903 con alas anédricas (inclinadas), que son inherentemente inestables. Demostraron que un piloto puede mantener el control del balanceo lateral y que era una buena forma de girar para una máquina voladora: " inclinarse " o "inclinarse" en el giro como un pájaro o como una persona que anda en bicicleta. [6] Igualmente importante es que este método permitiría la recuperación cuando el viento inclinara la máquina hacia un lado. Aunque se utilizó en 1903, no se hizo ampliamente conocido en Europa hasta agosto de 1908, cuando Wilbur Wright demostró a los aviadores europeos la importancia del uso coordinado del control de profundidad, timón y balanceo para realizar giros efectivos. [ cita necesaria ]
La posición vertical del ala cambia la estabilidad de balanceo de un avión.
Los aviones militares modernos, particularmente los diseños poco observables (" furtivos "), a menudo exhiben inestabilidad como resultado de su forma. El Lockheed F-117 Nighthawk, por ejemplo, emplea un fuselaje y una forma de ala muy poco tradicionales para reducir la sección transversal de su radar y permitirle penetrar las defensas aéreas con relativa impunidad. Sin embargo, las facetas planas del diseño reducen su estabilidad hasta el punto de que se requiere un sistema computarizado de vuelo por cable para que pueda 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 bastante corto del MD-11 y garantizar que la aeronave permaneciera estable. [8] Sin embargo, ha habido incidentes en los que la relajada estabilidad del MD-11 provocó un "alteración durante el vuelo". [9]
Muchos aviones de combate modernos suelen emplear elementos de diseño que reducen la estabilidad para aumentar la maniobrabilidad . Una mayor estabilidad conduce a una menor autoridad en 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 desviaciones de control más pequeñas para iniciar las maniobras; en consecuencia, se reducirán las tensiones impuestas en la superficie de resistencia y control y se mejorará la capacidad de respuesta de la aeronave. Dado que estas características normalmente dificultarán o imposibilitarán el control por parte del piloto, la estabilidad artificial generalmente se impondrá utilizando computadoras, servos y sensores como partes de un sistema de control de vuelo por cable . [ cita necesaria ]