Estabilidad relajada

En aviación , se dice que una aeronave tiene estabilidad relajada si tiene una estabilidad baja o negativa . ^{[ 1 ] [ 2 ]}

Una aeronave con estabilidad negativa tenderá a modificar espontáneamente sus ángulos de cabeceo y alabeo . No es posible compensar una aeronave con estabilidad negativa para mantener una actitud determinada y, ante perturbaciones en cabeceo o alabeo, continuará cabeceando o alabeando en la dirección de la perturbación a una velocidad cada vez mayor.

Esto contrasta con el comportamiento de una aeronave con estabilidad positiva, que puede ajustarse para volar a una determinada actitud, la cual mantendrá en ausencia de control. Si se ve perturbada, oscilará en un movimiento armónico simple decreciente alrededor de la actitud ajustada, para finalmente regresar a ella. Una aeronave con estabilidad positiva también resistirá cualquier movimiento de alabeo. Un Cessna 152 es un ejemplo de aeronave estable. De manera similar, una aeronave con estabilidad neutra no regresará a su actitud original sin control, sino que continuará alabeando o cabeceando a una velocidad constante (ni creciente ni decreciente).

Los primeros intentos de vuelo de aeronaves más pesadas que el aire se caracterizaron por un concepto de estabilidad distinto al que se utiliza hoy en día. La mayoría de los investigadores aeronáuticos consideraban que el vuelo no era muy diferente de la locomoción terrestre, salvo que la superficie estaba elevada. Pensaban en cambiar de dirección como si fuera el timón de un barco , de modo que la máquina voladora se mantendría esencialmente nivelada en el aire, como un automóvil o un barco en la superficie. La idea de inclinarse o balancearse deliberadamente hacia un lado les parecía indeseable o simplemente no se les pasó por la cabeza. ^{[ 3 ]}

Algunos de estos primeros investigadores, incluidos Langley , Chanute y, posteriormente, Santos-Dumont y los hermanos Voisin , buscaron el ideal de la "estabilidad inherente" en un sentido muy estricto, creyendo que una máquina voladora debía construirse para girar automáticamente a una posición horizontal ( lateral ) después de cualquier perturbación. Lo lograron con la ayuda de alas celulares Hargrave (alas con una estructura de cometa en caja , incluidos los paneles verticales) y alas con un fuerte diedro . En la mayoría de los casos, no incluyeron ningún medio para que un piloto controlara el alabeo de la aeronave ^{[ 4 ]} ; solo podían controlar el elevador y el timón. El efecto imprevisto de esto fue que resultaba muy difícil girar la aeronave sin alabear. ^{[ 4 ] [ 5 ]} También se veían fuertemente afectados por las ráfagas y vientos laterales al aterrizar.

Los hermanos Wright diseñaron su primer Flyer motorizado de 1903 con alas diedras (inclinadas hacia abajo), que son inherentemente inestables. Demostraron que un piloto puede mantener el control del alabeo lateral y que era una buena manera para que una máquina voladora girara: " inclinarse " o "ladearse" en el giro como un pájaro o como una persona que monta en bicicleta. ^{[ 6 ]} Igualmente importante, este método permitiría la recuperación cuando el viento inclinara la máquina hacia un lado. Aunque se utilizó en 1903, no se popularizó en Europa hasta agosto de 1908, cuando Wilbur Wright demostró a los aviadores europeos la importancia del uso coordinado del elevador, el timón y el control de alabeo para realizar giros efectivos.

La posición vertical del ala modifica la estabilidad de alabeo de una aeronave.

• Un avión con una posición de ala "alta" (es decir, colocada en la parte superior del fuselaje) tiene una mayor estabilidad de alabeo. Por ejemplo, el Cessna 152 .
• Un avión con un ala "baja" (es decir, debajo del fuselaje) tiene menor estabilidad de alabeo. El Piper Pawnee utiliza un ala "baja".

Las aeronaves militares modernas, en particular los diseños de baja detectabilidad (" furtivos "), suelen presentar inestabilidad debido a su forma. El Lockheed F-117 Nighthawk, por ejemplo, emplea un fuselaje y una forma de ala muy poco convencionales para reducir su sección transversal de 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 fly-by-wire computarizado para su vuelo. ^{[ 7 ]}

Los diseños de estabilidad relajada no se limitan a los aviones militares. El McDonnell Douglas MD-11 tiene un diseño de estabilidad neutra que se implementó para ahorrar combustible. Para garantizar la estabilidad y un vuelo seguro, se introdujo un LSAS ( Sistema de Aumento de la Estabilidad Longitudinal ) para compensar el estabilizador horizontal relativamente corto del MD-11 y asegurar que la aeronave se mantuviera estable. ^{[ 8 ]} Sin embargo, se han producido incidentes en los que la estabilidad relajada del MD-11 provocó una "perturbación en vuelo". ^{[ 9 ]}

Muchos aviones de combate modernos suelen emplear elementos de diseño que reducen la estabilidad para aumentar la maniobrabilidad . Una mayor estabilidad implica una menor autoridad de las superficies de control; por lo tanto, un diseño menos estable tendrá una respuesta más rápida a las órdenes de control. Esto es muy valorado en el diseño de aviones de combate.

Una aeronave menos estable requiere menores deflexiones de control para iniciar las maniobras; en consecuencia, se reducen la resistencia aerodinámica y las tensiones en las superficies de control, y se mejora la capacidad de respuesta de la aeronave. Dado que estas características suelen dificultar o imposibilitar el control por parte del piloto, normalmente se impone una estabilidad artificial mediante ordenadores, servomotores y sensores que forman parte de un sistema de control fly-by-wire .

• Índice de artículos sobre aviación
• Control dual (aviación)
• Recorte de arrastre

• Crouch, Tom D (2003). Los chicos del obispo: Una vida de Wilbur y Orville Wright . Nueva York: WW Norton & Co. ISBN 978-0-393-30695-8.
• Tobin, James (2004). Para conquistar el aire: Los hermanos Wright y la gran carrera por el vuelo . Nueva York: Simon & Schuster. ISBN 978-0-7432-5536-3.