Guiñada (dinámica)

En la dinámica de vehículos , particularmente en la dinámica de vuelo de aeronaves , una rotación de guiñada o movimiento de guiñada es una rotación alrededor del eje de guiñada de un cuerpo rígido ; cambia la dirección hacia la que apunta, hacia la izquierda o hacia la derecha de su dirección de movimiento .

La velocidad de guiñada de un automóvil, aeronave, proyectil u otro cuerpo rígido es la velocidad angular de rotación, o la tasa de cambio del ángulo de rumbo cuando la aeronave está en posición horizontal. Generalmente se mide en grados por segundo o radianes por segundo.

Otro concepto importante es el momento de guiñada , o momento de guiñada, que es el componente de un par de torsión alrededor del eje de guiñada.

La velocidad de guiñada se puede medir midiendo la velocidad respecto al suelo en dos puntos geométricamente separados de la carrocería, o mediante un giroscopio , o bien se puede sintetizar a partir de acelerómetros y otros dispositivos similares. Es la principal medida que utilizan los conductores para percibir visualmente el giro del coche.

Es importante en vehículos estabilizados electrónicamente . La velocidad de guiñada está directamente relacionada con la aceleración lateral del vehículo que gira a velocidad constante alrededor de un radio constante, mediante la relación

Velocidad tangencial * velocidad de guiñada = aceleración lateral = velocidad tangencial² / radio de giro, en unidades apropiadas.

La convención de signos se puede establecer prestando mucha atención a los sistemas de coordenadas.

En una maniobra más general donde el radio varía y/o la velocidad varía, la relación anterior ya no se cumple.

La velocidad de guiñada se puede medir con acelerómetros en el eje vertical. Cualquier dispositivo destinado a medir la velocidad de guiñada se denomina sensor de velocidad de guiñada .

El estudio de la estabilidad de un vehículo de carretera requiere una aproximación razonable a las ecuaciones de movimiento.

El diagrama ilustra un vehículo de cuatro ruedas, en el que el eje delantero está situado a metros delante del centro de gravedad y el eje trasero está b metros hacia atrás desde el centro de gravedad. La carrocería del coche apunta en una dirección${\displaystyle \theta }$(theta) mientras viaja en una dirección${\displaystyle \psi }$(psi). En general, no son lo mismo. La banda de rodadura del neumático apunta en la dirección de la marcha, pero los bujes están alineados con la carrocería del vehículo, con la dirección centrada. Los neumáticos se deforman al girar para compensar esta desalineación y, como consecuencia, generan fuerzas laterales.

A partir del estudio de estabilidad direccional , denotando la velocidad angular${\displaystyle \omega }$Las ecuaciones de movimiento son:

${\displaystyle {\frac {d\omega }{dt}}=2k{\frac {(ab)}{I}}\beta -2k{\frac {(a^{2}+b^{2})}{VI}}\omega }$

${\displaystyle {\frac {d\beta }{dt}}=-{\frac {4k}{MV}}\beta +(1-2k){\frac {(ba)}{MV^{2}}}\omega }$

con${\displaystyle M}$la masa del vehículo,${\displaystyle V}$la velocidad del vehículo y${\displaystyle \beta =\theta -\psi }$el ángulo general del vehículo.

El coeficiente de${\displaystyle {\frac {d\beta }{dt}}}$se denominará ' amortiguación ' por analogía con un sistema masa-resorte-amortiguador que tiene una ecuación de movimiento similar. Por la misma analogía, el coeficiente de${\displaystyle \beta }$Se denominará "rigidez", ya que su función es devolver el sistema a una deflexión cero, del mismo modo que un resorte.

La forma de la solución depende únicamente de los signos de los términos de amortiguación y rigidez. En la figura se presentan los cuatro tipos de solución posibles.

La única solución satisfactoria requiere que tanto la rigidez como la amortiguación sean positivas. Si el centro de gravedad está delante del centro de la distancia entre ejes${\displaystyle (b>a)}$Esto siempre será positivo y el vehículo será estable a todas las velocidades. Sin embargo, si se encuentra más atrás, el término tiene el potencial de volverse negativo por encima de una velocidad dada por:

${\displaystyle V^{2}={\frac {2k(a+b)^{2}}{M(ab)}}}$

Por encima de esta velocidad, el vehículo será inestable direccionalmente (guiñada) . En el artículo principal se incluyen correcciones para el efecto relativo de los neumáticos delanteros y traseros y las fuerzas de dirección.

Estas rotaciones son rotaciones intrínsecas y el cálculo subyacente es similar a las fórmulas de Frenet-Serret . Realizar una rotación en un sistema de referencia intrínseco equivale a multiplicar por la derecha su matriz característica (la matriz cuyas columnas son el vector del sistema de referencia) por la matriz de la rotación.

La primera aeronave que demostró control activo sobre los tres ejes fue el planeador de los hermanos Wright de 1902. ^{[ 1 ]}

• Guiñada adversa
• Ejes principales de la aeronave
• aceleración de Coriolis
• Estabilidad direccional
• dinámica de vuelo
• Seis grados de libertad
• dinámica vehicular
• Sensor de velocidad de guiñada