El balanceo holandés es un movimiento de aeronave que consiste en una combinación desfasada de "meneo de cola" (guiñada) y balanceo de lado a lado (balanceo). Este acoplamiento de balanceo y guiñada es uno de los modos dinámicos de vuelo básicos (otros incluyen fugoide , período corto y divergencia en espiral ). Este movimiento normalmente está bien amortiguado en la mayoría de las aeronaves ligeras, aunque algunas aeronaves con modos de balanceo holandés bien amortiguados pueden experimentar una degradación en la amortiguación a medida que disminuye la velocidad aerodinámica y aumenta la altitud . La estabilidad del balanceo holandés se puede aumentar artificialmente mediante la instalación de un amortiguador de guiñada . Las alas colocadas muy por encima del centro de gravedad, las alas en flecha y las alas diedras tienden a aumentar la fuerza de restauración del balanceo y, por lo tanto, aumentan las tendencias al balanceo holandés; es por eso que las aeronaves de ala alta a menudo son ligeramente anhédricas , y las aeronaves de ala en flecha de categoría de transporte están equipadas con amortiguadores de guiñada. Un fenómeno similar puede ocurrir en un remolque tirado por un automóvil.
En el diseño de aeronaves, el balanceo holandés resulta de una estabilidad direccional positiva relativamente más débil en comparación con la estabilidad lateral positiva . Cuando una aeronave se inclina alrededor del eje longitudinal, se introduce un deslizamiento lateral en el viento relativo en la dirección del movimiento de balanceo (debido al componente lateral de sustentación cuando las alas no están niveladas). Una fuerte estabilidad lateral (debido al flujo de aire más directo más allá del ala descendente, que ha sido pivotada hacia adelante por el deslizamiento) comienza a restaurar la aeronave al vuelo nivelado. Al mismo tiempo, una estabilidad direccional algo más débil (debido tanto a una mayor resistencia del ala que ahora está generando mayor sustentación, como a la fuerza aerodinámica en la aleta vertical debido al guiñada) intenta corregir el deslizamiento lateral alineando la aeronave con el viento relativo percibido. Dado que la estabilidad direccional es más débil que la estabilidad lateral para la aeronave en particular, el movimiento de guiñada de restauración se retrasa significativamente con respecto al movimiento de balanceo de restauración. La aeronave pasa por un vuelo nivelado mientras el movimiento de guiñada continúa en la dirección del balanceo original. En ese punto, se introduce el deslizamiento lateral en la dirección opuesta y el proceso se invierte.
Existe un equilibrio entre la estabilidad direccional y la estabilidad lateral. Una mayor estabilidad lateral conduce a una mayor estabilidad espiral y a una menor estabilidad oscilatoria. Una mayor estabilidad direccional conduce a una inestabilidad espiral pero a una mayor estabilidad oscilatoria. [1]
El mecanismo más común de ocurrencia del alabeo holandés es un movimiento de guiñada que puede ser causado por varios factores. Cuando un avión de ala en flecha guiña (hacia la derecha, por ejemplo), el ala izquierda se inclina menos que el ala derecha en relación con el viento relativo. Debido a esto, el ala izquierda desarrolla más sustentación que el ala derecha, lo que hace que el avión se incline hacia la derecha. Este movimiento continúa hasta que el ángulo de guiñada del avión alcanza el punto en el que el estabilizador vertical se convierte efectivamente en una veleta e invierte el movimiento de guiñada. Cuando el avión se inclina de nuevo hacia la izquierda, el ala derecha se inclina menos que la izquierda, lo que hace que el ala derecha desarrolle más sustentación que la izquierda. A continuación, el avión se inclina hacia la izquierda cuando el ángulo de guiñada alcanza de nuevo el punto en el que las veletas del avión se inclinan en la otra dirección y todo el proceso se repite. La duración media de un semiciclo de alabeo holandés es de 2 a 3 segundos.
El modo de balanceo holandés se puede excitar mediante cualquier uso de alerones o timón , pero para fines de pruebas de vuelo se suele excitar con un movimiento de timón simple (un movimiento breve y brusco del timón hasta un ángulo específico y luego de vuelta a la posición centrada) o doble (un par de movimientos de este tipo en direcciones opuestas). Algunas aeronaves más grandes se excitan mejor con entradas de alerones. Los períodos pueden variar desde unos pocos segundos para aeronaves ligeras hasta un minuto o más para aviones de pasajeros . [ cita requerida ]
Tex Johnston describe el balanceo holandés como "...una característica inherente de los aviones de ala en flecha. Comienza con una guiñada. En un avión de ala en flecha de 35 grados, una guiñada va acompañada de un balanceo simultáneo en la dirección de la guiñada. El balanceo es causado por factores de sustentación cambiantes a medida que cambia la trayectoria del flujo de aire sobre el ala. Por ejemplo, en una guiñada hacia la izquierda, el ala izquierda gira hacia atrás de modo que el flujo de aire se desplaza en el sentido de la envergadura de su trayectoria normal de adelante hacia atrás sobre la sección del perfil aerodinámico. Eso reduce la sustentación. Simultáneamente, el ala derecha que avanza obtiene más flujo en el sentido de la cuerda, y por lo tanto aumenta su sustentación. En combinación, las dos condiciones crean un balanceo hacia la izquierda. De manera similar, una guiñada hacia la derecha da como resultado un balanceo hacia la derecha. Se establece una oscilación". [2]
El término "rollo holandés" también se utiliza para denominar (considerado por los profesionales como un nombre inapropiado) a una maniobra de coordinación que generalmente se enseña a los pilotos estudiantes para mejorar su técnica de "palanca y timón". El avión se gira alternativamente hasta 60 grados a la izquierda y a la derecha mientras se aplica el timón para mantener el morro del avión apuntando a un punto fijo. Más correctamente, se trata de un ejercicio de práctica de coordinación del timón para enseñar a un piloto estudiante a corregir el efecto conocido como guiñada adversa de los alerones durante los movimientos de giro.
Esta técnica de coordinación se conoce mejor como "balanceo en un rumbo", en el que el avión se balancea de tal manera que mantiene un rumbo preciso sin que el morro se mueva de un lado a otro (o guiñada). El movimiento de guiñada se induce mediante el uso de alerones únicamente debido a la resistencia de los alerones, en el que el ala sustentadora (alerón hacia abajo) realiza más trabajo que el ala descendente (alerón hacia arriba) y, por lo tanto, crea más resistencia, lo que obliga al ala sustentadora a retroceder, guiñando el avión hacia ella. Este efecto de guiñada producido por el movimiento de balanceo se conoce como guiñada adversa. Esto se debe contrarrestar con precisión mediante la aplicación del timón en la misma dirección que el control del alerón (palanca izquierda, timón izquierdo - palanca derecha, timón derecho). Esto se conoce como controles sincronizados cuando se hace correctamente, y es difícil de aprender y aplicar bien. La cantidad correcta de timón que se debe aplicar con el alerón es diferente para cada avión.
El origen del nombre Dutch Roll es incierto. Sin embargo, es probable que este término, que describe un movimiento asimétrico lateral de un avión, se haya tomado prestado de una referencia a un movimiento de apariencia similar en el patinaje sobre hielo . En 1916, el ingeniero aeronáutico Jerome C. Hunsaker publicó: "Dutch Roll: el tercer elemento en el movimiento [lateral] [de un avión] es una guiñada a la derecha y a la izquierda, combinada con un balanceo. El movimiento es oscilatorio de un período de 7 a 12 segundos, que puede o no estar amortiguado. La analogía con 'Dutch Roll' o 'Outer Edge' en patinaje sobre hielo es obvia". [3] En 1916, Dutch Roll era el término utilizado para patinar repetidamente hacia la derecha y la izquierda (por analogía con el movimiento descrito para el avión) sobre el borde exterior de los patines. En 1916, el término había sido importado del patinaje a la ingeniería aeronáutica, tal vez por el propio Hunsaker. 1916 fue sólo cinco años después de que GH Bryan hiciera el primer análisis matemático del movimiento lateral de una aeronave en 1911. [4]