Alerón

Un avión 'rollando', o 'banca', con sus ailerones

Una pestaña de ailerón y rollo de un avión ligero

Un alerón (en francés, "pequeño ala" o "aleta") es una superficie de control de vuelo articulada que normalmente forma parte del borde de salida de cada ala. de un avión de ala fija. Los alerones se utilizan en pares para controlar la aeronave en balanceo (o movimiento alrededor del eje longitudinal de la aeronave), lo que normalmente resulta en un cambio en la trayectoria de vuelo debido a la inclinación del vector de sustentación. El movimiento alrededor de este eje se llama 'rodar' o 'banca'.

Existe una controversia considerable sobre el crédito por la invención del alerón. Los hermanos Wright y Glenn Curtiss lucharon durante años en una batalla legal por la patente de Wright de 1906, que describía un método de alabeo de las alas para lograr el control lateral. Los hermanos prevalecieron en varias decisiones judiciales que determinaron que el uso de alerones por parte de Curtiss violaba la patente de Wright. En última instancia, la Primera Guerra Mundial obligó al gobierno de los Estados Unidos a legislar una resolución legal. Un concepto de alerón mucho más antiguo fue patentado en 1868 por el científico británico Matthew Piers Watt Boulton, basado en su artículo de 1864 On Aërial Locomotion.

Historia

El artículo 1864 de Boulton, "On Aërial Locomotion" describiendo varios diseños incluyendo ailerons.

El nombre "alerón", del francés, que significa "pequeño ala", también se refiere a las extremidades de las alas de un pájaro que se usan para controlar su vuelo. Apareció impreso por primera vez en la séptima edición del Diccionario francés-inglés de Cassell de 1877, con su significado principal de "ala pequeña". En el contexto de los aviones propulsados, aparece impreso alrededor de 1908. Antes de eso, los alerones a menudo se denominaban timones, su hermano técnico mayor, sin distinción entre sus orientaciones y funciones, o más descriptivamente como timones horizontales (en francés, gouvernails horizontaux). Entre los primeros usos aeronáuticos impresos de 'alerón' fue el de la revista de aviación francesa L'Aérophile de 1908.

Los alerones habían suplantado más o menos por completo a otras formas de control lateral, como la deformación de las alas, alrededor de 1915, mucho después de que la función de los controles de vuelo del timón y del elevador se hubiera estandarizado en gran medida. Aunque anteriormente hubo muchas afirmaciones contradictorias sobre quién inventó por primera vez el alerón y su función, es decir, el control lateral o de balanceo, el dispositivo de control de vuelo fue inventado y descrito por el científico y metafísico británico Matthew Piers Watt Boulton en su artículo de 1864 On Locomoción Aérea. Fue el primero en patentar un sistema de control de alerones en 1868.

La descripción de Boulton de su sistema de control de vuelo lateral fue "el primer registro que tenemos de la apreciación de la necesidad de un control lateral activo a diferencia de [la estabilidad lateral pasiva]... Con esta invención de Boulton's tenemos el nacimiento del actual método de tres pares de control aerotransportado's. como fue elogiado por Charles Manly. Esto también fue respaldado por C.H. Gibbs-Smith. La patente británica de Boulton, No. 392 de 1868, emitida unos 35 años antes de que se 'reinventaran' los alerones; en Francia, se olvidó y se perdió de vista hasta después de que el dispositivo de control de vuelo fuera de uso general. Gibbs-Smith afirmó en varias ocasiones que si la patente de Boulton se hubiera revelado en la época de los hermanos Wright & # 39; presentaciones legales, es posible que no hayan podido reclamar la prioridad de la invención para el control lateral de las máquinas voladoras. El hecho de que los hermanos Wright pudieran obtener una patente en 1906 no invalidó el invento perdido y olvidado de Boulton.

Los alerones no se utilizaron en aviones tripulados hasta que se emplearon en el planeador de Robert Esnault-Pelterie en 1904, aunque en 1871 un ingeniero militar francés, Charles Renard, construyó y voló un planeador no tripulado que incorporaba alerones en cada lado (que denominó 'winglets'), activado por un dispositivo de piloto automático de un solo eje controlado por un péndulo de estilo Boulton.

El pionero ingeniero aeronáutico estadounidense Octave Chanute publicó descripciones y dibujos de los hermanos Wright' planeador de 1902 en el periódico de aviación líder del momento, L'Aérophile, en 1903. Esto llevó a Esnault-Pelterie, un ingeniero militar francés, a construir un planeador estilo Wright en 1904 que usaba alerones. en lugar de la deformación del ala. La revista francesa L'Aérophile luego publicó fotos de los alerones en el planeador de Esnault-Pelterie que se incluyeron en su artículo de junio de 1905, y sus alerones fueron ampliamente copiados posteriormente.

Los hermanos Wright utilizaron alabeo en lugar de alerones para controlar el balanceo de su planeador en 1902 y, alrededor de 1904, su Flyer II fue el único avión de su época capaz de realizar un giro alabeado coordinado. Durante los primeros años del vuelo propulsado, los Wright tenían un mejor control de balanceo en sus diseños que los aviones que usaban superficies móviles. A partir de 1908, a medida que se refinaron los diseños de los alerones, se hizo evidente que los alerones eran mucho más efectivos y prácticos que la deformación de las alas. Los alerones también tenían la ventaja de no debilitar la estructura del ala del avión como lo hacía la técnica de alabeo del ala, que fue una de las razones de la decisión de Esnault-Pelterie de cambiar a alerones.

En 1911, la mayoría de los biplanos usaban alerones en lugar de deformar las alas; en 1915, los alerones también se habían vuelto casi universales en los monoplanos. El gobierno de EE. UU., frustrado por la falta de avances aeronáuticos de su país en los años previos a la Primera Guerra Mundial, hizo cumplir un consorcio de patentes que puso fin a la guerra de patentes de los hermanos Wright. La compañía Wright también cambió silenciosamente los controles de vuelo de su avión de la deformación de las alas al uso de alerones en ese momento.

Otros primeros diseñadores de alerones

Otros que anteriormente se pensaba que habían sido los primeros en introducir alerones incluyeron:

• El americano John J. Montgomery incluyó aletas de bordes de sendero cargados de primavera en su segundo brillo (1885): estos eran operables por el piloto como ailerones. En 1886 su tercer diseño más brillante utilizó la rotación de todo el ala en lugar de sólo una porción de bordes de seguimiento para el control de rollos. Por sus propias cuentas todos estos cambios, además de su uso de un ascensor para el control del tono, proporcionaron "un control estricto de la máquina en el viento, impidiendo que se altere".
• New Zealander Richard Pearse reputedly made a powered flight in a monoplane that included small ailerons as early as 1902, but his claims are controversial—and sometimes inconsistent—and, even by his own reports, his aircraft were not well controlled.

Un biplano Farman HF.20 de 1912 con ailerones de acción únicos colgados del espaci trasero. Los ailerones se acuestan cuando descansan y son empujados hacia la posición cuando vuelan por la fuerza del aire, siendo tirados por cable para proporcionar control.

• En 1906 los 14 bis de Alberto Santos-Dumont fueron uno de los primeros (si no el lo antes posible) aviones equipados con motor, equipados con aileron para volar, ya que se modificó para agregar ailerones interplano octogonal en sus bahías más exteriores el 12 de noviembre de ese año para sus sesiones de vuelo finales en los terrenos del Chateau de Bagatelle; pero esas superficies de control de rollos no eran verdaderos aileros "de techo" acolchados directamente en el marco horizontal. para el futuro fueraboard interplane struts, y protrusionado hacia adelante los bordes líderes de las alas - dijo ser muy parecidos a los del diseño de glider biplano de Robert Esnault-Pelterie 1904.
• El 18 de mayo de 1908, el ingeniero y diseñador de aviones Frederick Baldwin, miembro de la Asociación Experimental Aerial dirigida por Alexander Graham Bell, voló su primer avión controlado por ailerones, el AEA White Wing, que fue copiado posteriormente por el pionero aeronáutico estadounidense Glenn Curtiss el mismo año, con el fallo de junio de AEA.
• Los ailerones de Henry Farman en su 1909 Farman III fueron los primeros en parecerse a los ailerones en aviones modernos, ya que fueron amontonados directamente a la estructura del plan de alas, y por lo tanto fueron considerados como un ancestro del ailero moderno.
• Los ailerones Wingtip también se utilizaron en el Bleriot VIII contemporáneo, el primer avión conocido para utilizar la barra de joystick y rudder forma pionera de los modernos controles de vuelo en una sola estructura aérea, y el biplano de impulsor del Curtiss Modelo D de 1911-vintage tenía ailerones interplano rectangulares de naturaleza similar a los de la forma final del Santos-Dumont de 14 bis, pero trasero interplane struts en su lugar.
• Otro concursante muy tarde incluyó a los americanos, William Whitney Christmas, que afirmaban haber inventado el aileron en la patente de 1914 por lo que se convertiría en la Bala de Navidad que fue construida en 1918. Ambos prototipos "Bullet" se estrellaron durante sus primeros "luzs" cuando sus alas se rompieron en vuelo debido a que se desencadenó deliberadamente.

Patentes y juicios

Los hermanos Wright' El abogado de patentes de Ohio, Henry Toulmin, presentó una amplia solicitud de patente y, el 22 de mayo de 1906, a los hermanos se les otorgó la patente de EE. > un avión. La solicitud de patente incluía la reivindicación del control lateral del vuelo de la aeronave que no se limitaba al alabeo de las alas, sino a través de cualquier manipulación de las "....relaciones angulares de los márgenes laterales de las aeronaves [alas]....varía en direcciones opuestas". Por lo tanto, la patente establecía explícitamente que se podían usar otros métodos además de la deformación del ala para ajustar las partes exteriores de las alas de un avión a diferentes ángulos en sus lados derecho e izquierdo para lograr el control del balanceo lateral. John J. Montgomery recibió la patente de EE. UU. 831173 casi al mismo tiempo por sus métodos de deformación de alas. Tanto la patente de los hermanos Wright como la patente de Montgomery fueron revisadas y aprobadas por el mismo examinador de patentes en la Oficina de Patentes de los Estados Unidos, William Townsend. En ese momento, Townsend indicó que ambos métodos de deformación de alas se inventaron de forma independiente y eran lo suficientemente diferentes como para justificar cada uno su propia concesión de patente.

Múltiples decisiones judiciales de EE. UU. favorecieron la amplia patente de Wright, que los hermanos Wright intentaron hacer cumplir con tarifas de licencia a partir de $ 1,000 por avión, y según se dijo, hasta $ 1,000 por día. Según Louis S. Casey, ex curador del Smithsonian Air & Space Museum en Washington, D.C., y otros investigadores, debido a la patente que habían recibido, los Wright se mantuvieron firmes en la posición de que todos los vuelos con control de balanceo lateral, en cualquier parte del mundo, solo serían realizados por ellos bajo licencia.

Posteriormente, los Wright se vieron envueltos en numerosas demandas que iniciaron contra los constructores de aeronaves que usaban controles de vuelo laterales y, en consecuencia, se culpó a los hermanos de jugar "... un papel importante en la falta de crecimiento y competencia en la industria de la aviación en Estados Unidos en comparación con otras naciones como Alemania antes y durante la Primera Guerra Mundial. Siguieron años de prolongados conflictos legales con muchos otros constructores de aeronaves hasta que EE. UU. entró en la Primera Guerra Mundial, cuando el gobierno impuso un acuerdo legislado entre las partes que resultó en pagos de regalías del 1% a los Wright.

Controversia en curso

Todavía hay afirmaciones contradictorias hoy en día sobre quién inventó el alerón por primera vez. Otros ingenieros y científicos del siglo XIX, incluidos Charles Renard, Alphonse Pénaud y Louis Mouillard, habían descrito superficies de control de vuelo similares. Varias personas, entre ellas Jean-Marie Le Bris, John Montgomery, Clement Ader, Edson Gallaudet, D.D. Wells y Hugo Mattullath. El historiador de aviación C.H. Gibbs-Smith escribió que el alerón era "... uno de los inventos más notables... de la historia aeronáutica, que se perdió de vista inmediatamente".

En 1906, los hermanos Wright obtuvieron una patente no por la invención de un avión (que había existido durante varias décadas en forma de planeadores), sino por la invención de un sistema de control aerodinámico que manipulaba una máquina voladora.;s superficies, incluido el control de vuelo lateral, aunque anteriormente se habían inventado timones, elevadores y alerones.

Dinámica de vuelo

Un Yak-52 usando ailerones para rodar en contra a la vez durante una maniobra aerobática

Por lo general, los pares de alerones están interconectados de modo que cuando uno se mueve hacia abajo, el otro se mueve hacia arriba: el alerón que baja aumenta la sustentación en su ala mientras que el alerón que sube reduce la sustentación en su ala, produciendo un balanceo (también llamado 'banqueo') momento sobre el eje longitudinal de la aeronave (que se extiende desde el morro hasta la cola de un avión). Los alerones suelen estar situados cerca de la punta del ala, pero a veces también pueden estar situados más cerca de la base del ala. Los aviones modernos también pueden tener un segundo par de alerones en sus alas, con las dos posiciones distinguidas por los términos 'alerón externo' y 'alerón interior'.

Un efecto secundario no deseado del funcionamiento de los alerones es la guiñada adversa, un momento de guiñada en la dirección opuesta al balanceo. Usar los alerones para hacer rodar un avión hacia la derecha produce un movimiento de guiñada hacia la izquierda. A medida que la aeronave rueda, la guiñada adversa se debe en parte al cambio de resistencia entre el ala izquierda y la derecha. El ala ascendente genera una mayor sustentación, lo que provoca una mayor resistencia inducida. El ala descendente genera una sustentación reducida, lo que provoca una resistencia inducida reducida. El arrastre del perfil causado por los alerones desviados puede aumentar aún más la diferencia, junto con los cambios en los vectores de sustentación a medida que uno gira hacia atrás mientras que el otro gira hacia adelante.

Un biplano de clase cabaña Waco VKS-7 1937 con sus pares de aileros cuádruples vinculados por un conector vertical externo para simplificar su sistema de control de ailerones. Los ailerones de cada lado se mueven por lo tanto arriba o abajo juntos.

En un giro coordinado, la guiñada adversa se compensa eficazmente con el uso del timón, lo que da como resultado una fuerza lateral en la cola vertical que se opone a la guiñada adversa creando un momento de guiñada favorable. Otro método de compensación son los 'alerones diferenciales', que han sido manipulados para que el alerón que baja se desvíe menos que el que sube. En este caso, el momento de guiñada opuesto se genera por una diferencia en la resistencia del perfil entre las puntas de las alas izquierda y derecha. Los alerones Frise acentúan este desequilibrio de resistencia del perfil al sobresalir por debajo del ala de un alerón desviado hacia arriba, más a menudo al estar ligeramente articulados detrás del borde de ataque y cerca de la parte inferior de la superficie, con la sección inferior del alerón desviado hacia arriba. el borde de ataque de la superficie del alerón sobresale ligeramente por debajo de la superficie inferior del ala cuando el alerón se desvía hacia arriba, lo que aumenta sustancialmente la resistencia del perfil en ese lado. Los alerones también pueden diseñarse para usar una combinación de estos métodos.

Con los alerones en la posición neutral, el ala en el exterior del viraje desarrolla más sustentación que el ala opuesta debido a la variación en la velocidad aerodinámica a lo largo de la envergadura, lo que tiende a hacer que la aeronave continúe balanceándose. Una vez que se ha obtenido el ángulo de alabeo deseado (grado de rotación sobre el eje longitudinal), el piloto usa el alerón opuesto para evitar que el ángulo de alabeo aumente debido a esta variación en la sustentación a lo largo de la envergadura del ala. Este uso opuesto menor del control debe mantenerse durante todo el giro. El piloto también usa una pequeña cantidad de timón en la misma dirección que el viraje para contrarrestar la guiñada adversa y producir un giro "coordinado" viraje en el que el fuselaje es paralelo a la trayectoria de vuelo. Un indicador simple en el panel de instrumentos llamado indicador de deslizamiento, también conocido como 'la bola', indica cuándo se logra esta coordinación.

Componentes de alerones

Bocinas y contrapesos aerodinámicos

Aileron cuerno visible que se extiende desde la encimera en el ala superior de un Fokker Dr. I

Especialmente en aeronaves más grandes o más rápidas, las fuerzas de control pueden ser extremadamente intensas. Tomando prestado un descubrimiento de los barcos de que extender el área de una superficie de control hacia adelante de la bisagra aligera las fuerzas necesarias apareció por primera vez en los alerones durante la Primera Guerra Mundial cuando los alerones se extendían más allá de la punta del ala y se les proporcionaba una bocina delante de la bisagra. Conocidos como alerones en voladizo, posiblemente los ejemplos más conocidos sean el Fokker Dr.I y el Fokker D.VII. Los ejemplos posteriores alinearon el contrapeso con el ala para mejorar el control y reducir la resistencia. Esto se ve con menos frecuencia ahora, debido al alerón tipo Frise que proporciona el mismo beneficio.

Pestañas recortadas

Las lengüetas de compensación son pequeñas secciones móviles que se asemejan a alerones reducidos ubicados en o cerca del borde de salida del alerón. En la mayoría de los aviones propulsados por hélice, la rotación de la(s) hélice(s) induce un movimiento de balanceo que se contrarresta debido a la tercera ley de movimiento de Newton, en la que cada acción tiene una reacción igual y opuesta. Para evitar que el piloto tenga que ejercer una presión continua sobre la palanca en una dirección (lo que provoca fatiga), se proporcionan compensadores para ajustar o recortar la presión necesaria contra cualquier movimiento no deseado. La pestaña en sí se desvía en relación con el alerón, lo que hace que el alerón se mueva en la dirección opuesta. Las lengüetas de ajuste vienen en dos formas, ajustables y fijas. Una aleta de compensación fija se dobla manualmente a la cantidad requerida de deflexión, mientras que la aleta de compensación ajustable se puede controlar desde dentro de la cabina para que se puedan compensar diferentes configuraciones de potencia o actitudes de vuelo. Algunas aeronaves grandes de la década de 1950 (incluido el Canadair Argus) usaban superficies de control flotantes que el piloto controlaba solo mediante la desviación de las aletas de compensación, en cuyo caso también se proporcionaron aletas adicionales para ajustar el control y proporcionar un vuelo recto y nivelado.

Picas

Aviones extra 300L, desde abajo, mostrando espadas cuadriláteros de colores claros a una altura aproximada.

Las espadas son placas metálicas planas, generalmente unidas a la superficie inferior del alerón, por delante de la bisagra del alerón, mediante un brazo de palanca. Reducen la fuerza que necesita el piloto para desviar el alerón y se ven a menudo en aviones acrobáticos. A medida que el alerón se desvía hacia arriba, la pala produce una fuerza aerodinámica hacia abajo, que tiende a girar todo el conjunto para desviar aún más el alerón hacia arriba. El tamaño de la pala (y su brazo de palanca) determina cuánta fuerza debe aplicar el piloto para desviar el alerón. Una pala funciona de la misma manera que una bocina pero es más eficiente debido al brazo de momento más largo.

Pesas de equilibrio de masa

Equilibrio de masa de los aileros frisos en un Messerschmitt Bf 110 "zerstörer"

Para aumentar la velocidad a la que el aleteo de la superficie de control (aleteo aeroelástico) podría convertirse en un riesgo, el centro de gravedad de la superficie de control se mueve hacia la línea de bisagra de esa superficie. Para lograr esto, se pueden agregar pesos de plomo al frente del alerón. En algunos aviones, la construcción del alerón puede ser demasiado pesada para permitir que este sistema funcione sin un aumento excesivo del peso del alerón. En este caso, el peso se puede agregar a un brazo de palanca para mover el peso hacia el frente del cuerpo del alerón. Estos contrapesos tienen forma de lágrima (para reducir la resistencia), lo que los hace parecer bastante diferentes de las espadas, aunque ambos se proyectan hacia adelante y debajo del alerón. Además de reducir el riesgo de aleteo, los balances de masa también reducen las fuerzas de palanca requeridas para mover la superficie de control en las maniobras.

Vallas de alerones

Algunos diseños de alerones, especialmente cuando se instalan en alas en flecha, incluyen vallas como las vallas de las alas al ras con su plano interior, para suprimir parte del componente del flujo de aire que corre en la parte superior del ala, que tiende a interrumpir el flujo laminar por encima del alerón, cuando se desvía hacia abajo.

Tipos de alerones

Alerones de simple efecto

Utilizado durante la "era pionera" de la aviación antes de la guerra. y en los primeros años de la Primera Guerra Mundial, estos alerones estaban controlados cada uno por un solo cable, que tiraba del alerón hacia arriba. Cuando el avión estaba en reposo, los alerones colgaban verticalmente hacia abajo. Este tipo de alerón se usó en el biplano Farman III 1909 y en el Short 166. Un "reverse" una versión de esto, que utilizaba la deformación de las alas, existía en la versión posterior del Santos-Dumont Demoiselle, que solo deformaba las puntas de las alas "hacia abajo". Una de las desventajas de esta configuración era una mayor tendencia a guiñar que incluso con alerones básicos interconectados. Durante la década de 1930, varios aviones ligeros usaban controles de acción simple pero usaban resortes para devolver los alerones a sus posiciones neutrales cuando se soltaba la palanca.

Alerones de punta de ala

El Blériot VIII con aletip ailerons en 1908, desviado por un pequeño banco derecho.

Usado en el primer fuselaje de la historia en tener la combinación de "palanca de mando/barra de timón" controles que condujeron directamente al moderno sistema de control de vuelo, el Blériot VIII en 1908, algunos diseños de los primeros aviones usaban "wingtip" alerones, donde se giraba toda la punta del ala para lograr el control de balanceo como una superficie de control de balanceo pivotante separada; el AEA June Bug usó una forma de estos, tanto con el experimental Fokker V.1 alemán de 1916 como con las versiones anteriores de los Junkers El monoplano de demostración de metal de duraluminio J 7 usándolos: el J 7 condujo directamente al diseño de caza alemán de metal de duraluminio Junkers D.I de 1918, que tenía alerones con bisagras convencionales. El principal problema de este tipo de alerón es la peligrosa tendencia a entrar en pérdida si se usa agresivamente, especialmente si el avión ya está en peligro de entrar en pérdida, de ahí el uso principalmente en prototipos y su reemplazo en aviones de producción con alerones más convencionales.

Alerones Frise

La ingeniera Leslie George Frise (1897–1979) de la Bristol Airplane Company desarrolló una forma de alerón que pivota aproximadamente entre un 25 % y un 30 % de su línea de cuerda y cerca de su superficie inferior [1], para reducir las fuerzas de la palanca como aeronave. se hizo más rápido durante la década de 1930. Cuando el alerón se desvía hacia arriba (para hacer que su ala baje), el borde de ataque del alerón comienza a sobresalir por debajo de la parte inferior del ala hacia el flujo de aire debajo del ala. El momento del borde de ataque en el flujo de aire ayuda a subir el borde de salida, lo que disminuye la fuerza de palanca. El alerón que se mueve hacia abajo también agrega energía a la capa límite. El borde del alerón dirige el flujo de aire desde la parte inferior del ala hacia la superficie superior del alerón, creando así una fuerza de sustentación añadida a la sustentación del ala. Esto reduce la desviación necesaria del alerón. Tanto el biplano Canadian Fleet Model 2 de 1930 como el popular monoplano US Piper J-3 Cub de 1938 poseían alerones Frise tal como se diseñaron y ayudaron a presentarlos a una amplia audiencia.

Un supuesto beneficio del alerón Frise es la capacidad de contrarrestar la guiñada adversa. Para ello, el borde de ataque del alerón tiene que ser afilado o redondeado sin rodeos, lo que añade una resistencia significativa al alerón vuelto hacia arriba y ayuda a contrarrestar la fuerza de guiñada creada por el otro alerón girado hacia abajo. Esto puede agregar un efecto no lineal desagradable y/o una vibración aerodinámica potencialmente peligrosa (aleteo). El momento de guiñada adverso es básicamente contrarrestado por la estabilidad de guiñada de la aeronave y también por el uso del movimiento diferencial de los alerones.

Alerones diferenciales

Con un diseño cuidadoso de los enlaces mecánicos, se puede hacer que el alerón superior se desvíe más que el alerón inferior (p. ej., patente de EE. UU. 1,565,097). Esto ayuda a reducir la probabilidad de que se detenga la punta del ala cuando las deflexiones de los alerones se realizan en ángulos de ataque elevados. Además, la consiguiente diferencia en la resistencia reduce la guiñada adversa (como también se discutió anteriormente). La idea es que la pérdida de sustentación asociada con el alerón hacia arriba no tenga penalización, mientras que el aumento de sustentación asociado con el alerón hacia abajo se minimice. El par rodante del avión es siempre la diferencia de sustentación entre las dos alas. Un diseñador de de Havilland inventó un enlace simple y práctico y su biplano británico clásico Tiger Moth de Havilland se convirtió en uno de los aviones más conocidos y uno de los primeros en usar alerones diferenciales.

Control de balanceo sin alerones

Alabeo del ala

En los primeros aviones de la Era de los Pioneros, como el Wright Flyer y los posteriores Blériot XI y Etrich Taube de 1909, el control lateral se realizaba girando la parte exterior del ala para aumentar o disminuir la sustentación cambiando el ángulo de ataque. Esto tenía las desventajas de estresar la estructura, ser pesado en los controles y correr el riesgo de detener el costado con el mayor ángulo de ataque durante una maniobra. Para 1916, la mayoría de los diseñadores habían abandonado la deformación de las alas en favor de los alerones. Los investigadores de la NASA y de otros lugares han estado analizando nuevamente la deformación de las alas, aunque con nuevos nombres. La versión de la NASA es el X-53 Active Aeroelastic Wing, mientras que la Fuerza Aérea de los Estados Unidos probó el Adaptive Compliant Wing.

Alerones diferenciales

Los spoilers son dispositivos que, cuando se extienden hacia el flujo de aire sobre un ala, interrumpen el flujo de aire y reducen la cantidad de sustentación generada. Muchos diseños de aviones modernos, especialmente los aviones a reacción, usan spoilers en lugar de, o para complementar los alerones, como el F4 Phantom II y el Northrop P-61 Black Widow, que tenían flaps de ancho casi total (había alerones convencionales muy pequeños en las puntas de las alas). también).

Roll inducido por timón

Todas las aeronaves con diedro tienen algún tipo de acoplamiento de guiñada y balanceo para promover la estabilidad. Los entrenadores comunes como la serie Cessna 152/172 se pueden controlar con el timón solo. El timón del Boeing 737 tiene más autoridad de balanceo sobre la aeronave que los alerones en ángulos de ataque altos. Esto condujo a dos accidentes notables cuando el timón se atascó en la posición totalmente desviada y provocó vuelcos (ver Problemas con el timón del Boeing 737).

Algunos aviones como el Fokker Spin y los modelos de planeadores carecen de cualquier tipo de control lateral. Esos aviones utilizan una mayor cantidad de diedro que los aviones convencionales. Desviar el timón da guiñada y mucha sustentación diferencial del ala, dando un momento de balanceo inducido por la guiñada. Este tipo de sistema de control se ve más comúnmente en la familia de aviones pequeños Flying Flea y en modelos de planeadores más simples de 2 funciones (control de cabeceo y guiñada) o modelos de aviones propulsados de 3 funciones (control de cabeceo, guiñada y aceleración), como radio versiones controladas de "Old Timer" modelo de avión propulsado por motor de vuelo libre.

Otros métodos

• El control de altura es ampliamente utilizado en los gliders de ahorcamiento, deslizadores de colgar alimentados y aviones ultraligeros.
• El vuelo con controles discapacitados ha tenido éxito en un pequeño número de incidentes de aviación.
• Válvulas de control de reacción utilizadas en la familia Harrier de aviones militares.
• Top rudder: este dispositivo fue instalado en el Aeroplano del Ejército Británico No 1. Se compone de una aleta de todo tipo montada sobre el ala superior y girada sobre un eje vertical. En funcionamiento aplicó una fuerza lateral aproximadamente por encima del centro de presión, causando que la nave rodara. El diseño también tenía ailerones de todo tipo entre los aviones de ala, pero estos fueron eliminados en el momento en que hizo el primer vuelo oficial de un avión británico y el control de rollos durante el vuelo se logró únicamente mediante el uso del timón superior.

Combinaciones con otras superficies de control

A USAF F-16 exhibiendo sus sastres traseros, que se mueven independientemente unos de otros para proporcionar tanto el control de lanzamiento como de rollos. Tenga en cuenta los diferentes ángulos de ataque visibles.

• Una superficie de control que combina un ailerón y una solapa se llama a flaperon. Una sola superficie en cada ala sirve ambos propósitos: Utilizados como ailerón, los flaperons izquierda y derecha se accionan de manera diferente; cuando se utilizan como una solapa, ambos flaperons se accionan hacia abajo. Cuando un flaperon se realiza hacia abajo (es decir, usado como una solapa), queda suficiente libertad de movimiento para poder seguir utilizando la función del aileron.
• Algunos aviones han usado despojos de control diferencial o spoilerons para proporcionar rollo en lugar de ailerones convencionales. La ventaja es que el borde entero de la ala puede ser dedicado a las aletas, proporcionando un mejor control de baja velocidad. El Northrop P-61 Black Widow usó spoilers de esta manera, en conjunción con las solapas de zap y algunos aerolíneas modernos utilizan spoilers para ayudar a los aileros.
• En aviones de punta, los ailerones se combinan con los ascensores para formar un Elevon.
• Varios aviones de combate modernos pueden no tener ailerones en sus alas pero proporcionar control de rollos con un plano de cola horizontal en movimiento. Cuando los estabilizadores de planos horizontales pueden moverse de forma diferencial para realizar la función de control de rollos de ailerons, como lo hacen en algunos aviones de combate modernos, se denominan 'tailerons' o 'rolling tails'. Los tailerones también permiten aletas más anchas en las alas del avión.
• Aileron struts combinado superficies móviles con una ala en forma de ala en forma de airefoil. Actuar en el torbellino de la hélice aumentó su eficacia, aunque su ventaja mecánica se reduce debido a la ubicación a bordo.