Elevón

Los elevones en el borde de la pista de ala se utilizan para el control de lanzamiento y rollo. Top: en el Delta Dagger F-102A de 1953, un uso temprano. En el F-117A Nighthawk de 1981.

Elevons o tailerons son superficies de control de aeronaves que combinan las funciones del elevador (utilizado para el control del cabeceo) y del alerón (utilizado para el control del balanceo), de ahí el nombre. Se utilizan con frecuencia en aviones sin cola, como las alas voladoras. Un elevón que no forma parte del ala principal, sino que es una superficie de cola separada, es un estabilizador (pero los estabilizadores también se usan solo para el control de cabeceo, sin función de balanceo, como en la serie de aviones Piper Cherokee).

Los elevones están instalados a cada lado del avión en el borde de salida del ala. Cuando se mueven en la misma dirección (arriba o abajo), provocarán que se aplique una fuerza de cabeceo (nariz hacia arriba o hacia abajo) al fuselaje. Cuando se mueven de manera diferencial (uno hacia arriba, otro hacia abajo), provocarán que se aplique una fuerza de rodadura. Estas fuerzas pueden aplicarse simultáneamente mediante el posicionamiento apropiado de los elevones, p. los elevones de un ala completamente hacia abajo y los elevones de la otra ala parcialmente hacia abajo.

Un avión con elevones se controla como si el piloto todavía tuviera superficies separadas de alerones y elevadores a su disposición, controladas por el yugo o la palanca. Las entradas de los dos controles se mezclan mecánica o electrónicamente para proporcionar la posición adecuada para cada elevón.

Aplicaciones

Aviones operativos

Uno de los primeros aviones operativos en utilizar elevones fue el Avro Vulcan, un bombardero estratégico operado por la V-force de la Royal Air Force. La variante de producción original del Vulcan, designada como B.1, no tenía ningún elevón presente; en su lugar, utilizó una disposición de cuatro elevadores internos y cuatro alerones externos a lo largo de su ala delta para el control de vuelo. El Vulcan recibió elevones en su segunda variante ampliamente rediseñada, el B.2'; Todos los elevadores y alerones fueron eliminados a favor de ocho elevones. Cuando volaban a baja velocidad, los elevones operaban en estrecha colaboración con los seis frenos de aire de tres posiciones accionados eléctricamente del avión.

Otro de los primeros aviones en utilizar elevones fue el Convair F-102 Delta Dagger, un interceptor operado por la Fuerza Aérea de los Estados Unidos. Unos años después de la introducción del F-102, Convair construyó el B-58 Hustler, uno de los primeros bombarderos supersónicos, que también estaba equipado con elevones.

Quizás el avión más emblemático equipado con elevones fue el Aérospatiale/BAC Concorde, un avión de pasajeros supersónico británico-francés. Además del requisito de mantener un control direccional preciso mientras se volaba a velocidades supersónicas, los diseñadores también se enfrentaron a la necesidad de abordar adecuadamente las fuerzas sustanciales que se aplicaban a la aeronave durante los bancos y giros, lo que causaba torsiones y distorsiones en la aeronave.;s estructura. La solución aplicada para ambos problemas fue mediante la gestión de los elevones; específicamente, a medida que variaba la velocidad de la aeronave, la relación activa entre los elevones interiores y exteriores se ajustó considerablemente. Sólo los elevones más internos, que están unidos a la zona más rígida de las alas, estarían activos mientras el Concorde volara a altas velocidades.

El transbordador espacial Orbiter estaba equipado con elevones, aunque estos sólo eran operables durante el vuelo atmosférico, que se encontraría durante el descenso controlado del vehículo de regreso a la Tierra. Había un total de cuatro elevones fijados a los bordes de salida de su ala delta. Mientras volaba fuera del vuelo atmosférico, el control de actitud del Shuttle era proporcionado por el Sistema de Control de Reacción (RCS), que consistía en 44 propulsores de cohetes compactos de combustible líquido controlados a través de un sofisticado sistema de control de vuelo por cable.

El Northrop Grumman B-2 Spirit, un gran ala volante operado por la Fuerza Aérea de los Estados Unidos como bombardero furtivo estratégico, también utilizó elevones en su sistema de control. Northrop había optado por controlar el avión mediante una combinación de timones de freno divididos y empuje diferencial después de evaluar varios medios diferentes para ejercer control direccional con una mínima infracción en el perfil del radar del avión. Cuatro pares de superficies de control están ubicadas a lo largo del borde de salida del ala; Si bien la mayoría de las superficies se utilizan en toda la envolvente de vuelo de la aeronave, los elevones internos normalmente solo se aplican cuando se vuela a velocidades lentas, como en la aproximación al aterrizaje. Para evitar posibles daños por contacto durante el despegue y proporcionar una actitud de cabeceo con el morro hacia abajo, todos los elevones permanecen inclinados durante el despegue hasta que se alcanza una velocidad lo suficientemente alta. Las superficies de vuelo del B-2 se ajustan y reposicionan automáticamente sin intervención del piloto para hacerlo, estos cambios son comandados por el complejo sistema de control de vuelo de vuelo por cable controlado por computadora cuádruplex del avión para contrarrestar la inestabilidad inherente de la configuración del ala volante.

Programas de investigación

Existen varios esfuerzos de investigación y desarrollo de tecnología para integrar las funciones de los sistemas de control de vuelo de las aeronaves, como alerones, elevadores, elevones y flaps, en las alas para realizar el propósito aerodinámico con las ventajas de menos: masa, costo, resistencia, inercia (por ejemplo). respuesta de control más rápida y fuerte), complejidad (mecánicamente más simple, menos piezas o superficies móviles, menos mantenimiento) y sección transversal del radar para sigilo. Sin embargo, el principal inconveniente es que cuando los elevones se mueven hacia arriba al unísono para elevar el cabeceo del avión, generando sustentación adicional, reducen la curvatura hacia abajo del ala. La curvatura es deseable cuando se generan altos niveles de sustentación, por lo que los elevones reducen la sustentación máxima y la eficiencia de un ala. Estos pueden utilizarse en muchos vehículos aéreos no tripulados (UAV) y aviones de combate de sexta generación. Dos enfoques prometedores son las alas flexibles y los fluidos.

En las alas flexibles, gran parte o toda la superficie del ala puede cambiar de forma en vuelo para desviar el flujo de aire. El ala aeroelástica activa X-53 es un esfuerzo de la NASA. El Adaptive Compliant Wing es un esfuerzo militar y comercial.

En fluidos, las fuerzas en los vehículos se producen a través del control de circulación, en el que las piezas mecánicas más grandes y complejas se reemplazan por sistemas de fluidos más pequeños y simples (ranuras que emiten flujos de aire) donde las fuerzas más grandes en los fluidos se desvían mediante chorros o flujos de fluido más pequeños de forma intermitente., para cambiar la dirección de los vehículos. En este uso, la fluídica promete menor masa y costos (tan solo la mitad), inercia y tiempos de respuesta muy bajos, y simplicidad.