Tren de aterrizaje convencional

El tren de aterrizaje convencional , también conocido como tren de aterrizaje de rueda de cola o tren de aterrizaje de cola , ^{[ 1 ]} es un tipo de tren de aterrizaje de aeronave que consta de dos ruedas principales delante del centro de gravedad y una rueda pequeña o patín en el extremo posterior debajo del brazo de cola . ^{[ 2 ] [ 1 ]}

Los trenes de aterrizaje con rueda de cola son la configuración estándar de casi todos los aviones antiguos hasta la primera mitad del siglo XX, y el término "convencional" persiste por esta razón histórica, pero todos los aviones a reacción modernos y la mayoría de los aviones modernos de ala fija con hélice utilizan trenes de aterrizaje triciclo , que tienen una sola rueda delantera (tren de morro) y dos ruedas principales traseras.

En los primeros aviones, se utilizaba un patín de cola de metal o madera para apoyar la cola en el suelo. En la mayoría de los aviones modernos con tren de aterrizaje convencional, se instala un pequeño conjunto de rueda articulada en la parte más trasera del fuselaje en lugar del patín. Esta rueda puede ser dirigida por el piloto mediante una conexión a los pedales del timón, lo que permite que el timón y la rueda de cola se muevan conjuntamente. ^{[ 1 ] [ 3 ]}

Antes de que los aviones usaran comúnmente ruedas de cola, muchos aviones (como varios aviones Sopwith de la Primera Guerra Mundial , como el caza Camel ) estaban equipados con patines de cola orientables, que funcionan de manera similar a una rueda de cola. Cuando el piloto presionaba el pedal derecho del timón —o el reposapiés derecho de una "barra de timón" en la Primera Guerra Mundial— el patín pivotaba hacia la derecha, creando mayor resistencia en ese lado del avión y provocando que girara hacia la derecha. Si bien era menos efectivo que una rueda orientable, le daba al piloto cierto control sobre la dirección en la que se movía la aeronave durante el rodaje o al inicio de la carrera de despegue, antes de que hubiera suficiente flujo de aire sobre el timón para que este fuera efectivo.

Otra forma de control, menos común ahora que antes, consiste en dirigir la aeronave mediante el frenado diferencial . En este sistema, la rueda de cola es un mecanismo simple de giro libre , y la aeronave se dirige aplicando los frenos a una de las ruedas principales para girar en esa dirección. Este sistema también se utiliza en algunas aeronaves con tren de aterrizaje triciclo, donde la rueda de morro es la que gira libremente. Al igual que la rueda de cola orientable, suele estar integrada con los pedales del timón para facilitar la transición entre el control con ruedas y el control aerodinámico.

La configuración de rueda de cola ofrece varias ventajas sobre la disposición de tren de aterrizaje triciclo , lo que hace que los aviones con rueda de cola sean menos costosos de fabricar y mantener. ^{[ 1 ]}

• Debido a su posición mucho más alejada del centro de gravedad , la rueda de cola soporta una porción menor del peso de la aeronave, lo que permite que sea mucho más pequeña y ligera que la rueda de morro. ^{[ 1 ]} Como resultado, la rueda más pequeña pesa menos y causa menos resistencia parásita . ^{[ 1 ]}
• Debido a la forma en que se distribuyen las cargas de la estructura del avión al operar en terrenos irregulares, los aviones con rueda de cola pueden soportar mejor este tipo de uso durante un período prolongado, sin que se produzcan daños acumulativos en la estructura. ^{[ 1 ]}
• Si falla la rueda de cola durante el aterrizaje, los daños a la aeronave serán mínimos. Este no es el caso en caso de fallo de la rueda de morro, que generalmente resulta en un impacto de la hélice . ^{[ 1 ]}
• Debido a la mayor distancia libre de la hélice en las aeronaves con rueda de cola, se producirán menos daños por impacto de piedras al operar una aeronave con tren de aterrizaje convencional en pistas de aterrizaje irregulares o de grava, lo que las hace muy adecuadas para volar en zonas remotas . ^{[ 1 ]}
• Los aviones con rueda de cola son más adecuados para operar sobre esquís. ^{[ 1 ]}
• Los aviones con rueda de cola son más fáciles de introducir y maniobrar dentro de algunos hangares. ^{[ 1 ] [ 4 ]}

La disposición convencional del tren de aterrizaje tiene desventajas en comparación con los aviones con rueda de morro. ^{[ 1 ]}

• Los aviones con rueda de cola son más propensos a sufrir accidentes por "vuelco de morro" debido a la aplicación incorrecta de los frenos por parte del piloto. ^{[ 1 ]}
• Las aeronaves convencionales con tren de aterrizaje delantero son mucho más susceptibles a los rizos en tierra . Un rizo en tierra ocurre cuando se pierde el control direccional en tierra y la cola de la aeronave pasa por delante de la nariz, intercambiando extremos y, en algunos casos, completando un círculo completo. Este evento puede provocar daños en el tren de aterrizaje, los neumáticos, las puntas de las alas , la hélice y el motor de la aeronave. Los rizos en tierra ocurren porque, mientras que una aeronave con rueda de morro se dirige desde delante del centro de gravedad , una aeronave con rueda de cola se dirige desde atrás (de forma similar a conducir un coche marcha atrás a alta velocidad), por lo que en tierra una aeronave con rueda de cola es inherentemente inestable, mientras que una aeronave con rueda de morro se autocentrará si se desvía al aterrizar. Además, algunas aeronaves con rueda de cola deben pasar de usar el timón de dirección a usar la rueda de cola al pasar por un rango de velocidad en el que ninguno de los dos es completamente efectivo debido al ángulo de inclinación de la nariz de la aeronave y la falta de flujo de aire sobre el timón. Evitar los rizos en tierra requiere mayor entrenamiento y habilidad del piloto. ^{[ 2 ] [ 1 ]}

• Los aviones con rueda de cola generalmente tienen peor visibilidad hacia adelante en tierra, en comparación con los aviones con rueda de morro. A menudo, esto requiere giros en "S" continuos en tierra para que el piloto pueda ver hacia dónde se dirige. ^{[ 1 ]}
• Los aviones con rueda de cola son más difíciles de rodar en condiciones de viento fuerte, debido al mayor ángulo de ataque de las alas, que puede generar más sustentación en un lado, dificultando o imposibilitando el control. También presentan menor capacidad para operar con viento cruzado y, en ciertas condiciones, pueden no ser aptos para pistas con viento cruzado o aeropuertos con una sola pista. ^{[ 1 ]}
• Debido a su actitud de morro elevado en tierra, los aviones de cola propulsados ​​por hélice se ven más afectados por el factor P : un empuje asimétrico causado por el ángulo del disco de la hélice con respecto a la dirección de desplazamiento, lo que provoca que las palas generen más sustentación al descender que al ascender debido a la diferencia de ángulo que experimentan al atravesar el aire. En consecuencia, la aeronave tenderá a desviarse hacia el lado de la pala ascendente. Algunas aeronaves carecen de suficiente control del timón en ciertos regímenes de vuelo (especialmente con ajustes de potencia elevados durante el despegue) y el piloto debe compensar antes de que la aeronave comience a guiñar. Algunas aeronaves, en particular las más antiguas y potentes, como el P-51 Mustang, no pueden usar la máxima potencia durante el despegue y mantener un control seguro de su trayectoria. Durante el aterrizaje, este factor es menos relevante; sin embargo, abrir el acelerador para abortar un aterrizaje puede provocar una guiñada severa e incontrolable a menos que el piloto esté preparado.

Los aviones a reacción generalmente no pueden usar trenes de aterrizaje convencionales, ya que esto orienta los motores en un ángulo alto, lo que hace que su chorro rebote en el suelo y vuelva al aire, impidiendo que los elevadores funcionen correctamente. Este problema ocurrió con el tercer prototipo, o "V3", del caza a reacción alemán Messerschmitt Me 262. ^{[ 5 ]} Después de que los primeros cuatro prototipos de la serie V del Me 262 se construyeran con tren de aterrizaje de rueda de cola retráctil, el quinto prototipo se equipó con tren de aterrizaje triciclo fijo para pruebas, y a partir del sexto prototipo se le instaló un tren de aterrizaje triciclo totalmente retráctil. Varios otros aviones a reacción experimentales y prototipos tenían tren de aterrizaje convencional, incluido el primer avión a reacción exitoso, el Heinkel He 178 , el avión de investigación Ball-Bartoe Jetwing y un único Vickers VC.1 Viking , que fue modificado con motores Rolls-Royce Nene para convertirse en el primer avión de pasajeros a reacción del mundo.

Ejemplos poco comunes de aviones a reacción con rueda de cola que llegaron a producirse y entraron en servicio incluyen el caza naval británico Supermarine Attacker y el soviético Yakovlev Yak-15 . Ambos realizaron su primer vuelo en 1946 y sus configuraciones se derivaron de desarrollos de aviones a reacción anteriores. La configuración de rueda de cola del Attacker fue resultado del uso del ala del Supermarine Spiteful , evitando así costosas modificaciones de diseño o rediseños. El escape del motor se ubicaba detrás del elevador y la rueda de cola, lo que reducía los problemas. El Yak-15 se basaba en el caza de hélice Yakovlev Yak-3 . Su motor estaba montado bajo el fuselaje delantero. A pesar de su configuración inusual, el Yak-15 era fácil de pilotar. Aunque era un caza, se utilizó principalmente como avión de entrenamiento para preparar a los pilotos soviéticos para volar cazas a reacción más avanzados.

Una variante del diseño de tren de aterrizaje convencional es el tren de aterrizaje monorrueda .

Para minimizar la resistencia aerodinámica, muchos planeadores modernos cuentan con una sola rueda, retráctil o fija, centrada bajo el fuselaje, conocida como tren de aterrizaje monorrueda . Este tipo de tren también se utiliza en algunas aeronaves motorizadas, donde la reducción de la resistencia es prioritaria, como el Europa XS . Las aeronaves motorizadas con tren de aterrizaje monorrueda emplean patas retráctiles en las puntas de las alas (con pequeñas ruedas giratorias) para evitar que estas toquen el suelo. Un avión monorrueda puede tener rueda de cola (como el Europa) o rueda de morro (como el planeador Schleicher ASK 23 ).

Los aviones con tren de aterrizaje convencional requieren más tiempo de entrenamiento para que los alumnos pilotos los dominen. Este fue un factor importante en el cambio de la mayoría de los fabricantes en la década de 1950 hacia aviones de entrenamiento con tren de aterrizaje delantero, y durante muchos años estos aviones han sido más populares que los de tren de aterrizaje convencional. Como resultado, la mayoría de los pilotos con licencia de piloto privado (PPL) ahora aprenden a volar en aviones con tren de aterrizaje triciclo (por ejemplo, Cessna 172 o Piper Cherokee ) y solo más tarde hacen la transición a aviones con tren de aterrizaje convencional. ^{[ 1 ]}

El aterrizaje de una aeronave convencional con tren de aterrizaje se puede realizar de dos maneras. ^{[ 6 ]}

Los aterrizajes normales se realizan tocando las tres ruedas al mismo tiempo en un aterrizaje de tres puntos . Este método permite la distancia de aterrizaje más corta, pero puede ser difícil de realizar con viento cruzado, ^{[ 6 ]} ya que el control del timón puede verse seriamente reducido antes de que la rueda de cola pueda entrar en acción.

La alternativa es el aterrizaje sobre las ruedas . Esto requiere que el piloto aterrice la aeronave sobre las ruedas principales mientras mantiene la rueda de cola en el aire con el elevador para mantener un ángulo de ataque bajo. Una vez que la aeronave ha disminuido su velocidad a una que garantice que no se perderá el control, pero por encima de la velocidad a la que se pierde la efectividad del timón , entonces se baja la rueda de cola al suelo. ^{[ 6 ]}

Algunos ejemplos de aeronaves con rueda de cola son:

Varias empresas de modificación de repuestos ofrecen kits para convertir muchos aviones populares equipados con rueda de morro a tren de aterrizaje convencional. Entre los aviones para los que hay kits disponibles se incluyen:

• Cessna 150
• Cessna 152
• Cessna 172
• Cessna 175
• Cessna 182
• Piper PA-22 Tri-Pacer