El balanceo holandés es un movimiento de avión que consiste en una combinación desfasada de "movimiento de la cola" (guiñada) y balanceo de lado a lado (giro). Este acoplamiento de guiñada y balanceo 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 los aviones ligeros, aunque algunos aviones con modos de balanceo holandés bien amortiguados pueden experimentar una degradación en la amortiguación a medida que la velocidad del aire disminuye y la altitud aumenta. 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 diédricas tienden a aumentar la fuerza de restauración del balanceo y, por lo tanto, aumentan las tendencias de balanceo holandés; Esta es la razón por la que los aviones de alas altas suelen ser ligeramente anédricos y los aviones de ala en flecha de categoría de transporte están equipados con amortiguadores de guiñada. Un fenómeno similar puede ocurrir en un remolque tirado por un automóvil.
En el diseño de aviones, el balanceo holandés resulta de una estabilidad direccional positiva relativamente más débil en comparación con la estabilidad lateral positiva . Cuando un avión rueda alrededor del eje longitudinal, se introduce un deslizamiento lateral en el viento relativo en la dirección del movimiento de balanceo (debido a la componente lateral de sustentación cuando las alas no están niveladas). Una fuerte estabilidad lateral (debido al flujo de aire más directo que pasa por el ala inferior, que ha girado hacia adelante por el deslizamiento) comienza a restablecer el vuelo nivelado del avión. Al mismo tiempo, una estabilidad direccional algo más débil (debido tanto a una mayor resistencia del ala que ahora genera mayor sustentación, como a la fuerza aerodinámica sobre la aleta vertical debido a la guiñada) intenta corregir el deslizamiento lateral alineando el avión con la dirección percibida. viento relativo. Dado que la estabilidad direccional es más débil que la estabilidad lateral para la aeronave en particular, el movimiento de guiñada de restauración va significativamente por detrás del movimiento de balanceo de restauración. La aeronave realiza un vuelo nivelado mientras el movimiento de guiñada continúa en la dirección del balanceo original. En ese punto se introduce el deslizamiento lateral en sentido contrario y se invierte el proceso.
Existe un equilibrio entre estabilidad direccional y lateral. Una mayor estabilidad lateral conduce a una mayor estabilidad en espiral y una menor estabilidad oscilatoria. Una mayor estabilidad direccional conduce a una inestabilidad en espiral pero a una mayor estabilidad oscilatoria. [1]
El mecanismo más común del balanceo holandés es un movimiento de guiñada que puede ser causado por varios factores. Cuando un avión con ala en flecha gira (hacia la derecha, por ejemplo), el ala izquierda se vuelve menos barrida que el ala derecha en referencia al viento relativo. Debido a esto, el ala izquierda desarrolla más sustentación que el ala derecha, lo que hace que el avión gire hacia la derecha. Este movimiento continúa hasta que el ángulo de guiñada de la aeronave alcanza el punto en el que el estabilizador vertical se convierte efectivamente en una veleta e invierte el movimiento de guiñada. A medida que el avión se inclina hacia la izquierda, el ala derecha se vuelve menos barrida que la izquierda, lo que hace que el ala derecha desarrolle más sustentación que la izquierda. Luego, el avión gira hacia la izquierda cuando el ángulo de guiñada vuelve a alcanzar el punto en el que las paletas del avión retroceden en la otra dirección y todo el proceso se repite. La duración promedio de un medio ciclo de balanceo holandés es de 2 a 3 segundos.
El modo de balanceo holandés puede activarse mediante cualquier uso de alerón o timón , pero para propósitos de pruebas de vuelo generalmente se activa con un singlete de timón (un movimiento breve y brusco del timón hasta un ángulo específico y luego de vuelta a la posición centrada) o doblete (un par de movimientos en direcciones opuestas). Algunos aviones más grandes se excitan mejor con entradas de alerones. Los períodos pueden variar desde unos pocos segundos para aviones ligeros hasta un minuto o más para aviones de pasajeros . [ cita necesaria ]
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 giro simultáneo en la dirección de guiñada. El balanceo es causado por cambios en los factores de sustentación a medida que cambia la trayectoria del flujo de aire sobre el ala. Por ejemplo, en una guiñada hacia la izquierda, el ala izquierda se gira hacia atrás de modo que el flujo de aire se desplaza en sentido transversal desde su trayectoria normal de adelante hacia atrás sobre la sección del perfil aerodinámico. Esto reduce la sustentación. Al mismo tiempo, el ala derecha que avanza obtiene más flujo en el sentido de la cuerda, por lo que su sustentación aumenta. En combinación, las dos condiciones crean un giro hacia la derecha. está arreglado." [2]
Rollo holandés es también el nombre (considerado inapropiado por los profesionales) que se le da a una maniobra de coordinación que generalmente se enseña a los estudiantes de piloto para mejorar su técnica de "palo y timón". El avión gira alternativamente hasta 60 grados hacia la izquierda y hacia la derecha mientras se aplica el timón para mantener el morro del avión apuntando a un punto fijo. Más correctamente, este es un ejercicio de práctica de coordinación del timón, para enseñar a un estudiante piloto cómo corregir el efecto conocido como guiñada adversa del alerón durante los movimientos de balanceo.
Esta técnica de coordinación se conoce mejor como "girar sobre un rumbo", en la que la aeronave gira de tal manera que mantenga un rumbo preciso sin que el morro se mueva de lado a lado (o guiñe). El movimiento de guiñada se induce mediante el uso de alerones únicamente debido al arrastre de los alerones, en el que el ala que se eleva (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 que se eleva hacia atrás, guiñando el avión hacia él. Este efecto de guiñada producido por el movimiento de balanceo se conoce como guiñada adversa. Esto debe contrarrestarse precisamente aplicando el timón en la misma dirección que el control de los alerones (stick izquierdo, timón izquierdo – joystick derecho, 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 a aplicar con el alerón es diferente para cada avión.
El origen del nombre rollo holandés es incierto. Sin embargo, es probable que este término, que describe un movimiento lateral asimétrico 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: "Balanceo holandés: el tercer elemento en el movimiento [lateral] [de un avión] es una guiñada hacia la derecha y hacia la izquierda, combinada con balanceo. El movimiento es oscilatorio de período durante 7 a 12 segundos, que pueden amortiguarse o no. La analogía con el 'Dutch Roll' o el 'Outer Edge' en el patinaje sobre hielo es obvia". [3] En 1916, Dutch Roll era el término utilizado para patinar repetitivamente a derecha e izquierda (por analogía con el movimiento descrito para el avión) en el borde exterior de los patines. En 1916, el término había sido importado del patinaje a la ingeniería aeronáutica, quizás por el propio Hunsaker. 1916 fue sólo cinco años después de que GH Bryan hiciera el primer análisis matemático del movimiento lateral de un avión en 1911. [4]