Un estabilizador es un estabilizador horizontal de aeronave totalmente móvil . Cumple las funciones habituales de estabilidad longitudinal, control y requisitos de fuerza de palanca [1] que de otro modo realizarían las partes separadas de un estabilizador horizontal convencional (que es fijo) y un elevador (que es ajustable). Además de reducir la resistencia, particularmente con números de Mach altos, [2] es un dispositivo útil para cambiar el equilibrio del avión dentro de amplios límites y para reducir las fuerzas de la palanca. [3]
Estabilizador es un acrónimo de estabilizador y elevador . También se le conoce como plano de cola totalmente móvil , cola (plano) totalmente móvil, estabilizador totalmente móvil, cola (plano totalmente volador), cola horizontal totalmente voladora, estabilizador de pleno vuelo y plano de cola en forma de losa. [2]
Debido a que se trata de una superficie equilibrada en movimiento, un estabilizador puede permitir al piloto generar un momento de cabeceo determinado con una fuerza de control menor. Debido a las altas fuerzas involucradas en las cargas de equilibrio de la cola, los estabilizadores están diseñados para girar alrededor de su centro aerodinámico (cerca del cuarto de cuerda medio de la cola). Este es el punto en el que el momento de cabeceo es constante independientemente del ángulo de ataque y, por lo tanto, cualquier movimiento del estabilizador se puede realizar sin esfuerzo adicional del piloto. Sin embargo, para ser certificado por la agencia reguladora apropiada, un avión debe mostrar una resistencia creciente a una acción (movimiento) cada vez mayor del piloto. [ cita necesaria ] Para proporcionar esta resistencia, los estabilizadores en aviones pequeños contienen una pestaña anti-servo (que generalmente actúa también como una pestaña de compensación ) que se desvía en la misma dirección que el estabilizador, [4] proporcionando así una fuerza aerodinámica que resiste la entrada del piloto. . Los aviones de aviación general con estabilizadores incluyen el Piper Cherokee [2] y el Cessna 177 . El planeador Glaser-Dirks DG-100 utilizó inicialmente un estabilizador sin lengüeta antiservo para aumentar la resistencia: como resultado, el movimiento de cabeceo del planeador es muy sensible. Los modelos posteriores utilizaron un estabilizador y un elevador convencionales.
Los aviones de cola totalmente voladores se utilizaron en muchos aviones pioneros y los populares monoplanos Morane-Saulnier G , H y L de Francia, así como los primeros monoplanos Fokker Eindecker y los cazas biplanos Halberstadt D.II de Alemania volaron con ellos, aunque a un costo. de estabilidad : ninguno de estos aviones, con la posible excepción del biplano Halberstadt, podía volar sin intervención.
Los estabilizadores se desarrollaron para lograr un control de cabeceo adecuado en vuelos supersónicos y son casi universales en los aviones de combate militares modernos . [2]
El proyecto supersónico británico Miles M.52 en tiempos de guerra fue diseñado con estabilizadores. Aunque el diseño sólo voló como un cohete a escala, su cola totalmente voladora fue probada en el Miles Falcon . [5] El proyecto supersónico estadounidense contemporáneo, el Bell X-1 , utilizó elevadores y estabilizadores horizontales ajustables por separado que permitían el movimiento como una sola superficie o la desviación del elevador en una configuración fija del plano de cola. [6]
El Boeing B-47 Stratojet , que entró en servicio en 1951, fue el primer bombardero a reacción del mundo construido expresamente que incluía un diseño de estabilizador de una sola pieza. Se consideró un estabilizador para el Boeing B-52 Stratofortress, pero se rechazó debido a la falta de fiabilidad del sistema hidráulico en ese momento. [2]
El F-86 Sabre norteamericano , el primer avión de la Fuerza Aérea de EE. UU. que podía volverse supersónico (aunque en una inmersión poco profunda) se introdujo con un estabilizador horizontal convencional con elevadores, que finalmente fue reemplazado por un estabilizador.
Cuando los estabilizadores pueden moverse diferencialmente para realizar la función de control de balanceo de los alerones , como lo hacen en muchos aviones de combate modernos , se les conoce como elevones o colas rodantes . También se puede montar una superficie canard , que parece un estabilizador pero no se estabiliza como un plano de cola, [7] delante del ala principal en una configuración canard ( Curtiss-Wright XP-55 Ascender ).
Los estabilizadores de los aviones militares tienen el mismo problema de fuerzas de control demasiado ligeras (que inducen a un control excesivo) que los aviones de aviación general. A diferencia de los aviones ligeros, los aviones supersónicos no están equipados con pestañas antiservo, lo que añadiría una resistencia inaceptable. En los aviones de combate más antiguos, se generaba una fuerza de resistencia dentro del sistema de control, ya sea mediante resortes o una fuerza hidráulica de resistencia, en lugar de mediante una pestaña antiservo externa. Por ejemplo, la F-100 Super Sabre norteamericana utilizaba engranajes y un resorte de rigidez variable unido a la palanca de control para proporcionar una resistencia aceptable a la acción del piloto. [8] En los cazas modernos, las entradas de control son procesadas por computadoras (" vuelo por cable "), y no existe una conexión directa entre la palanca del piloto y el estabilizador.
La mayoría de los aviones de pasajeros modernos no tienen estabilizador. En su lugar, tienen un estabilizador horizontal ajustable y un control de ascensor independiente. El estabilizador horizontal móvil se ajusta para mantener el eje de cabeceo en equilibrio durante el vuelo a medida que cambia la velocidad o cuando se quema combustible y se mueve el centro de gravedad . Estos ajustes los ordena el piloto automático cuando está activado, o el piloto humano si el avión se vuela manualmente. Los estabilizadores ajustables no son lo mismo que los estabilizadores: un estabilizador está controlado por el yugo o palanca de control del piloto, mientras que un estabilizador ajustable está controlado por el sistema de compensación.
En el Boeing 737 , el sistema de compensación del estabilizador ajustable funciona mediante un tornillo nivelador operado eléctricamente . [9]
Un ejemplo de avión de línea con un estabilizador genuino utilizado para el control de vuelo es el Lockheed L-1011 .
Las superficies de cola totalmente móviles se volvieron interesantes... cuando la teoría del alto número de Mach y las pruebas transónicas en túnel de viento revelaron un rendimiento deficiente de los controles ordinarios de tipo flap.
la pestaña en la cola totalmente móvil se cambió de una pestaña de servo a una
pestaña de desequilibrio con engranajes
. Con esta disposición, las fuerzas de control eran similares a las de un avión convencional.