Los tipos de cometas , su amarre y sus aplicaciones dan como resultado una variedad de sistemas de control de cometas . Los fabricantes contemporáneos, los deportistas de cometas, los pilotos de cometas, los científicos y los ingenieros están ampliando las posibilidades.
Los sistemas de control de cometas abarcan una variedad de métodos y tecnologías que se utilizan para maniobrar y estabilizar cometas en diversas aplicaciones. Estos sistemas han evolucionado desde simples controles manuales hasta complejas configuraciones automatizadas y motorizadas, lo que refleja el espectro de usos de las cometas, desde actividades recreativas hasta investigación científica y generación de energía. El desarrollo y perfeccionamiento de estos sistemas de control han ampliado significativamente las capacidades y aplicaciones de las cometas, a veces transformándolas de objetos de ocio tradicionales a herramientas para fines modernos.
Los sistemas de control de cometas de gran altitud, especialmente notables en vuelos que establecen récords, incorporan mecanismos avanzados como ajustadores de ángulo de ataque incorporados. Estos sistemas están diseñados para controlar la tensión de la línea de la cometa, a menudo limitándola a un umbral seguro para evitar roturas o pérdida de control. Estas cometas de gran altitud cuentan con mecanismos de seguridad y seguimiento como radiobalizas para detección a largas distancias y luces estroboscópicas para una mejor visibilidad. La complejidad de estos sistemas muestra los importantes esfuerzos de ingeniería y diseño, destinados a maximizar el rendimiento y la seguridad de las cometas en condiciones difíciles.
En el combate con cometas y en el uso recreativo, predominan los sistemas de control de una sola línea, en los que el operador humano domina movimientos específicos para controlar la cometa. Estos movimientos incluyen tirones, sacudidas, liberaciones y cambios de dirección, esenciales para maniobrar la cometa en los patrones deseados o participar en un combate aéreo. La evolución de los sistemas de control en esta área resalta la combinación de habilidad, tradición e innovación tecnológica en el vuelo de cometas. Los sistemas de control históricos, como los desarrollados por los hermanos Wright y George A. Spratt, han desempeñado un papel clave en el campo más amplio de la aviación, lo que ilustra la interconexión de la tecnología de las cometas con el desarrollo del vuelo.
Los sistemas de control de cometas modernos se extienden a varios campos especializados, incluyendo cometas de potencia atadas de longitud media y sistemas de cometas de energía eólica para generar electricidad a gran altitud. Las cometas de potencia, controladas por múltiples líneas, se utilizan para ajustar el frenado y distorsionar la forma de la cometa para funcionalidades específicas. Estas cometas encuentran aplicaciones en deportes, energía renovable e investigación científica. Los sistemas de control suelen ser complejos e involucran tecnologías patentadas para gestionar las fuerzas en juego. La fotografía aérea de cometas y los paracaídas de planeo gobernables muestran la versatilidad de los sistemas de control de cometas, adaptando las técnicas tradicionales de vuelo de cometas para fines como la fotografía, la entrega de carga útil y el paracaidismo deportivo. Existe una innovación continua en la tecnología de control de cometas, incluida la exploración de velas solares y cometas de plasma para aplicaciones espaciales.
En el vuelo récord de altitud de 2000 se utilizaron mecanismos de ángulo de ataque a bordo; el ajustador diseñado por los operadores limitó la tensión de la línea de la cometa a no más de 100 libras modificando el ángulo de ataque del cuerpo del ala de la cometa. La línea de la cometa tenía un control: un medidor de desenrollado de la línea que no funcionó en el vuelo récord. Sin embargo, un extremo inferior especial de la línea de amarre utilizaba dispositivos elásticos y poleas para reducir el impacto de las ráfagas en la amarra larga. El control de una cometa incluye cómo otras aeronaves ven el sistema de la cometa; el equipo colocó una radiobaliza (que utiliza una frecuencia de dos metros detectable a 50 millas) en la cometa; para la visibilidad visual, se colgaron luces estroboscópicas de la nariz de la cometa. El control mediante el uso de carretes y poleas se vuelve crítico cuando la tensión es alta; el equipo tuvo que reparar y reemplazar piezas durante la sesión de vuelo. [1]
Se han inventado y utilizado dispositivos auxiliares para controlar las cometas de una sola línea. Los dispositivos a bordo del ala de la cometa pueden reaccionar a la tensión de la línea de la cometa o al ángulo de ataque de la cometa con la corriente ambiental en la que vuela la cometa. Los dispositivos especiales de carrete permiten controlar la longitud y la tensión de la línea de la cometa. Mover el extremo inferior de la línea de la cometa hacia la izquierda o la derecha o hacia barlovento o contra barlovento forma parte del sistema de control de las cometas de una sola línea. Los dispositivos en la brida de la cometa se pueden configurar para alterar las longitudes relativas de las líneas de la subbrida con el fin de establecer la actitud de la cometa de modo que vuele en una determinada posición de las posiciones potenciales; esto se puede hacer para un ajuste mientras la cometa está preparada para el vuelo; pero Kenneth C. Howard propuso un dispositivo que se puede utilizar en cometas de una sola línea durante la sesión de vuelo para ajustes variables:
Esto se puede hacer aflojando rápida y repetidamente la cuerda 19. En la primera forma descrita de la invención, el movimiento de inclinación resultante del brazo de control 14, y la acción del trinquete 22 sobre los dientes II, hace que el brazo gire progresivamente alrededor de la placa 10. De este modo, se puede lograr cualquier posición girada deseada del brazo 14 para hacer que la cometa 29 suba, se sumerja o vuele hacia la derecha o hacia la izquierda.
— [2]
El combate tradicional con cometas con un solo hilo domina el combate con cometas, mientras que el combate con cometas de varios hilos es una actividad menor. El operador humano del hilo único tiene como objetivo dominar los movimientos (tirones, sacudidas, liberaciones, movimientos direccionales) para que la cometa inestable se mueva temporalmente en una u otra dirección. Las intenciones de los controles son ofensivas y defensivas: escapar de un ataque o posicionarse para un ataque. La construcción de la cometa de modo que los movimientos del operador humano o piloto de la cometa permitan una estabilidad limitada temporal requiere un cuidado especial. [3] [4] [5] [6] [7] [8]
Un sistema de control de cometas basado en cuerdas de piano.
Las cometas de potencia se controlan con dos a cinco líneas. Los sistemas más simples proporcionan dirección tirando de cualquiera de los extremos de la cometa. Más líneas pueden proporcionar diferentes funciones. Estas son:
Las líneas se conectan a diferentes controladores:
El control humano de los sistemas de energía eólica a gran altitud se logra generalmente a través de mecanismos servo , ya que las tensiones de los cables son demasiado grandes para la operación manual directa. [15] [16]
Existen varias patentes en este ámbito:
Otros conceptos incluyen:
Los aparejos para cometas son sistemas para propulsar un vehículo, como un barco , un buggy o un vehículo con patines para nieve y hielo . Pueden ser tan simples como una persona que vuela una cometa mientras está de pie sobre una patineta especializada , o ser sistemas complejos fijados al vehículo con controles motorizados y automatizados. Se diferencian de las velas convencionales en que se mueven desde líneas, no sostenidas por mástiles .
Las cometas impulsadas por barcos cubren cientos de metros cuadrados y requieren puntos de sujeción especiales, un sistema de lanzamiento y recuperación y controles de vuelo por cable.
El sistema de propulsión del barco SkySails consta de una gran cometa de aluminio , un sistema de control electrónico para la cometa y un sistema automático para retraer la cometa.
La cometa, aunque es diez veces más grande, tiene similitudes con las cometas de arco utilizadas en el kitesurf . Sin embargo, la cometa es inflable en lugar de una cometa de aire comprimido. [ cita requerida ] Además, se utiliza una cápsula de control en lugar de tensión directa en múltiples líneas de control de la cometa; solo una línea recorre toda la distancia desde la cometa hasta el barco, con las líneas de brida que van desde la cometa hasta la cápsula de control. La alimentación a la cápsula se proporciona mediante cables integrados en la línea; la misma línea también transmite comandos a la cápsula de control desde el barco. [19]
La cometa se lanza y se recupera mediante un mástil o brazo animado, que la agarra por su borde delantero. El mástil también infla y desinfla la cometa. Cuando no se utiliza, el mástil y la cometa desinflada se pliegan. [19]
El término cometa objetivo generalmente se refiere a las cometas de guerra utilizadas para prácticas de artillería antiaérea a bordo. Estas fueron la invención de Paul E. Garber , quien realizó trabajos de guerra mientras estaba de permiso del Smithsonian (donde fue responsable de la adquisición de gran parte de la colección del Aire y el Espacio).
Las cometas eran cometas comunes de estilo Eddy de dos mástiles con una altura de aproximadamente cinco pies. La vela era azul cielo con el perfil de un avión japonés Zero o alemán pintado en negro. Sujeto al extremo inferior del mástil vertical hay un pequeño timón, muy parecido al timón de un barco. El timón está controlado por dos líneas de cometa , que también se utilizan para volar la cometa. Las dos líneas bajan a la tierra y terminan en una barra de vuelo (una barra con carretes en cada extremo) o un carrete especial de dos carretes que incorporaba un mecanismo de trinquete para ayudar a igualar la longitud de la línea. El carrete estaba en el centro de una barra de madera que mantenía las líneas a una distancia fija.
Para guiar cometas de interior se suele utilizar una varita o un palo con una cuerda en el extremo .
A diferencia de las cometas de potencia de línea larga que se utilizan en el deporte de kitesurf extremo, el foco en esta sección es la cometa grande con marco de línea corta. [20] [21] [22] [23] La línea de la cometa o "línea de suspensión" para controlar mejor el vuelo de la cometa de ala delta debe alargarse con cuidado; luego, la línea se divide con frecuencia en dos, tres o cuatro ataduras principales que se conectan al arnés del operador o piloto de la cometa suspendida. Mike Meier, autor de planeadores de cometas, escribió How To Get The Right Hang Height . [24] La NASA utilizó el cambio de masa en el avión de piloto suspendido Paresev con una cometa de marco rígido. La atadura del ala también se endureció, de manera diferente. En los sistemas de cometas de ala delta deportivo que utilizan la línea de suspensión corta, el bucle de suspensión o la primera sección de la línea de la cometa colgante es una cinta flexible, luego las líneas principales del arnés son cuerdas y, a veces, cintas que son flexibles. El control de la actitud del ala de la cometa se logra frecuentemente cuando el piloto agarra la parte reforzada del fuselaje de la cometa, llamada marco de control , y empuja o tira del fuselaje de la cometa hacia la izquierda o la derecha o hacia adelante y hacia atrás en varias combinaciones; este sistema de control se denomina más comúnmente "cambio de peso", aunque mecánicamente la situación consiste en alterar las posiciones de masa para alterar el centro de gravedad de todo el sistema en relación con el centro de presión aerodinámico para lograr momentos de apalancamiento para controlar el vuelo.
El lugar en el fuselaje de la cometa donde se ata el amarre es muy importante, como en todas las cometas; dicha conexión o brida tiene en cuenta el centro de presión aerodinámico y el centro de gravedad del sistema. Un artículo clave de Mike Meier, Pitch Stability & Center of Mass Location [ Estabilidad de cabeceo y ubicación del centro de masa ], [25] se centra en esta cuestión del control.
Mientras se vuela el ala delta, hay momentos durante la instrucción de vuelo en que los instructores le pedirán al estudiante que se suelte por completo del marco de control triangular y que simplemente se quede colgando. El estudiante que se queda colgando (la gravedad tira del cuerpo del estudiante hacia abajo y da como resultado un tirón tenso del ala de la cometa) experimenta que el ala correctamente encordada y ajustada volará de manera estable. [26] El estudiante experimenta que soltar el marco de control le permitirá un vuelo estable correctamente ajustado. Sin embargo, como se producen ráfagas, el estudiante aprende que volar sin manos no es el estado normal, sino que el piloto de la cometa casi siempre maneja el marco de control. [27] [28]
Aquí, la cometa sin motor está atada a un piloto que dispone de un arnés al que se le acopla un motor o motor principal propulsor; el sistema total es una aeronave propulsada mientras que la cometa en sí permanece sin propulsión (muy diferente es cuando un motor está montado en un ala). El sistema de control incluye el sistema de control del sistema similar donde el piloto no es propulsado por un motor o motor principal propulsado con arnés; sin embargo, al controlar el vuelo, se respetan los ajustes para el centro de masa. Además, mientras el piloto tiene propulsión, el piloto se coloca de manera que la línea de la cometa esté en ángulo de modo que el tirón del ala se realice de la manera habitual de hacer cometas, donde la línea de la cometa comienza a barlovento y se inclina hacia arriba a sotavento (el viento relativo es el viento en el que se debe prestar atención aquí). [29] [30] [31] [32] [33]
Aquí, la línea de la cometa remolcada mantiene la misma longitud durante la operación de remolcado. El conductor del vehículo terrestre tiene deberes de control especiales. La persona que maneja el ala delta controla la cometa de algunas maneras diferentes a otros métodos de remolque; las distinciones cuidadosas se aprenden en la instrucción profesional. Controlar las cosas cuando ocurren eventos inesperados es una gran parte de la instrucción.
El complejo sistema de control incluye al operador del cabrestante. La longitud de la línea comienza larga y luego se hace más corta a medida que el cabrestante enrolla la línea de remolque; esto altera las decisiones de control del piloto del ala delta con cometa. Hay instrucciones para los nuevos operadores de cabrestante y pilotos de ala delta que quieran aprender a volar con cometa. Distinga este método de la línea estática (la línea de remolque mantiene la misma longitud durante el remolque). El sistema de control para el método de acortamiento de la línea de remolque es diferente.
Los sistemas de control de lanzamiento con bungee para ala delta con cometa tienen sus propios detalles especiales. La cuerda de tracción de la cometa es muy elástica; cuando está tensa, la cuerda es larga; durante el uso para el lanzamiento, la cuerda de la cometa se acorta. El control de las actitudes de las alas de la cometa depende del piloto, que con frecuencia cuelga de una cuerda corta de la cometa mientras controla un marco de control triangular u otra parte del fuselaje o incluso controles de superficie aerodinámica. Se recomienda encarecidamente la instrucción profesional. La parte inelástica del conjunto de bungee se utiliza para ayudar a proteger contra lo que puede suceder si el bungee se rompe y retrocede hacia el piloto; se puede utilizar un paracaídas con cuerda de tracción para reducir la velocidad a la que caerá el bungee liberado. El lanzamiento con bungee se utiliza con mayor frecuencia para el lanzamiento desde pendientes cuando el lanzamiento con los pies libres no es fácil (estructura del sitio o pilotos que no pueden usar sus piernas), o para demostraciones de vuelos cortos en terreno plano.
El parapente Francis Rogallo no rígido , el parafoil fundado por Domina Jalbert u otras alas totalmente flexibles modificadas (alas de vela Barish, alas KiteShip, paracaídas cónicos modificados) no se prestan a un montaje de un motor o motor principal móvil en ellas; en lugar de eso, las líneas de cometa del ala sin motor terminan debajo del ala en un anclaje estático o móvil; ese anclaje en sí puede ser con su propio motor o motor de empuje activo o el ancla (que podría ser la carga útil, el piloto o ambos) puede simplemente caer por la fuerza de la gravedad y, por lo tanto, la gravedad tira del ala a través de las líneas de la cometa. Cuando la carga útil o el piloto simplemente caen sin agregar un motor o motor principal móvil, entonces el ala flexible con cometa es un ala de parapente; cuando la carga útil o el piloto están además equipados con un motor o motor de empuje, entonces el ala flexible sin motor con cometa con dicha carga útil o piloto de empuje es un sistema de aeronave motorizada o un sistema de parapente motorizado. Los sistemas de control varían para aplicaciones particulares (desde el descenso de cargas útiles militares, parapentes o drones autónomos con motor, parapente deportivo, parapente deportivo con motor, parapente a escala, parapente a escala con motor). [34] [35] [ 36] [37] [38] [39] Todas las variaciones tienen en común la cometa sin motor, independientemente de si la carga útil y/o el piloto están o no propulsados.
Estas cometas de vuelo libre son paracaídas gobernables y se utilizan como sistemas de entrega de carga útil, paracaidismo deportivo, salto BASE y paracaidismo a escala. Cuando se utilizan para la entrega de cargas útiles sensibles o para transportar personas, la apertura rápida desde el formato empaquetado se amortigua mediante el uso de un deslizador . El ala permanece sin motor y se mantiene en posición vertical mediante líneas de amarre; las líneas se sujetan a plataformas o arneses. El tamaño y el diseño del ala con cometa se personalizan para el tipo de uso final donde el empaquetamiento, la apertura y la velocidad de caída son características importantes. Los sistemas de control están especializados para el uso específico. Los sistemas de control a veces incluyen control por radio desde ubicaciones remotas.
Las cometas que se utilizan en la fotografía aérea con cometas (KAP) suelen controlarse con los mismos carretes y bobinas que los que vuelan cometas sin KAP. El mejor trabajo con KAP parece realizarse a altitudes más bajas de las esperadas ( 100–200 pies ), por lo que no se requiere equipo especial. Los vuelos con KAP más problemáticos son cuando la mejor toma de la cámara requiere que la cometa se vuele entre árboles altos o edificios, por lo que un rápido transporte puede ser una ventaja.
El soporte de la cámara se fija a la línea de la cometa a cierta distancia por debajo de esta, preferiblemente con un sistema de poleas que permita que la cámara flote en una posición nivelada independientemente de los giros de la cometa. El sistema Picavet es uno de esos sistemas.
La fotografía con cometas se ha sofisticado aún más con las funciones de video en vivo y control por radio para controlar hacia dónde apunta la cámara. Esto es superior al equipo mínimo que simplemente hace clic con la cámara cada pocos minutos y debe bajarse a tierra para cambiar la dirección en la que apunta la cámara. La desventaja de los equipos de control por radio es el peso, que requiere vientos más fuertes para hacer fotografías. Por lo tanto, además de cielos despejados, también son necesarios vientos fuertes, lo que limitará las oportunidades para tomar fotografías.
Los científicos que desarrollan un tipo de cometa solar se enorgullecen de que habrá un mínimo de partes móviles para controlar el movimiento de la cometa solar a través del espacio y alrededor de la Tierra, la Luna, un cometa u otro cuerpo del Sistema Solar. [40] Un grupo de científicos e ingenieros están ampliando la definición de lo que es una cometa; la cometa solar descrita por los autores C. Jack y C. Welch tiene la inercia de la masa de la cometa que proporciona resistencia contra el flujo fotónico. Además, el control de la cometa para alterar la aceleración de la cometa establece un escenario de cometa: hacer que la cometa se desvíe de la atracción de la gravedad para mantenerla volando en su trayectoria prevista respalda la inclusión de la vela solar como una cometa en el flujo fotónico. La cometa se alimenta de datos de inicio; la cometa sigue las estrellas y opera tres elementos para controlar su actitud para efectuar sus desviaciones para dar como resultado la trayectoria de vuelo deseada por los operadores de la cometa que dirigen el suelo. La posición de la carga útil se cambia para alterar las posiciones relativas del centro de presión y el centro de masa de la cometa; Esto se hace en parte mediante actuadores piezoeléctricos. Además, los puntales que sostienen la carga centrada se calientan de forma diferencial; esto hace que uno de los puntales se haga más largo que los puntales más fríos y, por lo tanto, cambie el centro de masa en relación con el centro de presión de la cometa. Además, para provocar un cambio de actitud, pequeños propulsores fotográficos (alambre calentado) modifican la actitud de la cometa; estos propulsores no propulsan la cometa, sino que solo se utilizan para cambiar la actitud de la vela de la cometa. Estos mecanismos tienen como objetivo proporcionar un control autoritario con un uso mínimo de energía para dar dirección a la cometa. Los grupos de trabajo de cometas solares están considerando al menos diecisiete medios de control de la cometa solar/vela solar. [41]
