Superficies de Control SED

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA UNIDAD PROFESIONAL TICOMAN

SISTEMAS ELECTRONICOS DIGITALES Modelado y construccin del ala

PROFESOR! "IMENE# MARTINE# "ULIO CESAR CES AR ALUMNOS! CAL$A FUENTES DA$ID ROGELIO CASI%UE CARRILLO URIEL "ASSI$I &INO"OSA PO#OS RU'(N MA)IMILIA M A)IMILIANO NO "OA%U*N CRIS+STOMO CESAR ISAY GRUPO! ,A$O./eti0o

Modelar y crear un ala del aeroplano Airbus A320 basándose en los planos reales del fabricante, para poder instrumentarlo y dar le movimiento a las superficies de control.

"usti1icacin de 2royecto El insuficiente apoyo que se ve en la institución en cuanto al material didáctico necesario en el estudio de las aeronaves nos ha llevado a la implementación de este proyecto que buscara el dar apoyo en el estudio referido a las superficies de control de la aeronave, ya que son las partes más importantes de la misma, debemos saber todo al respecto de ellas, y que meor si podemos tenerlas de manera f!sica y entender al "00# su funcionamiento.

Teor3a 2rinci2al del 2royecto Su2er1icies de 4ando y control  Además de que un avión vuele, es necesario que este vuelo se efect$e bao control del piloto% que el avión se mueva respondiendo a sus órdenes. &os primeros pioneros de la aviación estaban tan preocupados por elevar sus artilu'ios que no prestaban mucha atención a este hecho% por suerte para ellos nunca estuvieron suficientemente alto y rápido como para provocar o provocarse males mayores. (na de las contribuciones de los hermanos )ri'ht fue el sistema de control del avión sobre sus tres ees% su *lyer dispon!a de timón de profundidad, timón de dirección, y de un sistema de torsión de las alas que produc!a el alabeo. +or otro lado, es de 'ran inters contar con dispositivos que, a voluntad del piloto, aporten sustentación adicional -o nosustentación/ facilitando la realiación de ciertas maniobras. +ara lo'rar una u otra funcionalidad se emplean superficies aerodinámicas, denominándose primarias a las que proporcionan control y secundarias a las que modifican la sustentación. &as superficies de mando y control modifican la aerodinámica del avión provocando un desequilibrio de fueras, una o más de ellas cambian de ma'nitud. Este desequilibrio, es lo que hace que el avión se mueva sobre uno o más de sus ees, incremente la sustentación, o aumente la resistencia.

E/es del a0in5

1e trata de rectas ima'inarias e ideales traadas sobre el avión. 1u denominación y los movimientos que se realian alrededor de ellos son los si'uientes

E/e lon6itudinal5Es el ee ima'inario que va desde el morro hasta la cola del avión. El movimiento alrededor de este ee -levantar un ala baando la otra/ se denomina alabeo -en in'ls roll/. 4ambin se le denomina ee de alabeo, nombre que parece más ló'ico pues cuando se hace referencia a la estabilidad sobre este ee, es menos confuso hablar de estabilidad de alabeo que de estabilidad transversal.

E/e trans0ersal o lateral5Ee ima'inario que va desde el e5tremo de un ala al e5tremo de la otra. El movimiento alrededor de este ee -morro arriba o morro abao/ se denomina cabeceo -pitch en in'ls/. 4ambin denominado ee de cabeceo, por las mismas raones que en el caso anterior.

E/e 0ertical5Ee ima'inario que atraviesa el centro del avión. El movimiento en torno a este ee -morro virando a la iquierda o la derecha/ se llama 'ui6ada -ya7 en in'les/. 8enominado i'ualmente ee de 'ui6ada.

En un sistema de coordenadas cartesianas, el ee lon'itudinal o de alabeo ser!a el ee 5% el ee transversal o ee de cabeceo ser!a el ee y, y el ee vertical o ee de 'ui6ada ser!a el ee . El ori'en de coordenadas de este sistema de ees es el centro de 'ravedad del avión.

Su2er1icies 2ri4arias5 1on superficies aerodinámicas movibles que, accionadas por el piloto a travs de los mandos de la cabina, modifican la aerodinámica del avión provocando el desplaamiento de este sobre sus ees y de esta manera el se'uimiento de la trayectoria de vuelo deseada. &as superficies de control son tres alerones, timón de profundidad y timón de dirección. El movimiento en torno a cada ee se controla mediante una de estas tres superficies. &a diferencia entre un piloto y un conductor de aviones es el uso adecuado de los controles para lo'rar un movimiento coordinado. 9eamos cuales son las superficies de control, como funcionan, y como las acciona el piloto.

Alerones5+alabra de ori'en latino que si'nifica ala peque6a, son unas superficies móviles, situadas en la parte posterior del e5tremo de cada ala, cuyo accionamiento provoca el movimiento de alabeo del avión sobre su ee lon'itudinal. 1u ubicación en el e5tremo del ala se debe a que en esta parte es mayor el par de fuera eercido. El piloto acciona los alerones 'irando el volante de control -cuernos/ a la iquierda o la derecha, o en al'unos aviones moviendo la palanca de mando a la iquierda o la derecha.

*uncionamiento &os alerones tienen un movimiento asimtrico. Al 'irar el volante hacia un lado, el alerón del ala de ese lado sube y el del ala contraria baa, ambos en un án'ulo de defle5ión proporcional a la cantidad de 'iro dado al volante. El alerón arriba en el ala hacia donde se mueve el volante implica menor curvatura en esa parte del ala y por tanto menor sustentación, lo cual provoca que ese ala bae% el alerón abao del ala contraria supone mayor curvatura y sustentación lo que hace que ese ala suba. Esta combinación de efectos contrarios es lo que produce el movimiento de alabeo hacia el ala que desciende.

1upon'amos por eemplo que queremos realiar un movimiento de alabeo a la derecha 'iramos el volante a la derecha% el alerón del ala derecha sube y al haber  menos sustentación esa ala desciende% por el contrario, el alerón abao del ala iquierda provoca mayor sustentación en esa ala y que esta ascienda.

Ti4n de 2ro1undidad5Es la superficie o superficies móviles situadas en la parte posterior del empenae horiontal de la cola del avión. Aunque su nombre podr!a su'erir que se encar'a de hacer elevarse o descender al avión, en realidad su accionamiento provoca el movimiento de cabeceo del avión -morro arriba o morro abao/ sobre su ee transversal. :bviamente, el movimiento de cabeceo del avión provoca la modificación del án'ulo de ataque% es decir que el mando de control del timón de profundidad controla el án'ulo de ataque. En al'unos aviones, el empenae horiontal de cola es de una piea haciendo las funciones de estabiliador horiontal y de timón de profundidad. El timón de profundidad es accionado por el piloto empuando o tirando del volante o la palanca de control, y suele tener una defle5ión má5ima de ;0< hacia arriba y 20< hacia abao.

*uncionamiento Al tirar del volante de control, esta superficie sube mientras que al empuarlo baa en al'unos aviones se mueve la totalidad del empenae horiontal. El timón arriba produce menor sustentación en la cola, con lo cual esta baa y por tanto el morro sube -mayor án'ulo de ataque/. El timón abao aumenta la sustentación en la cola, esta sube y por tanto el morro baa -menor án'ulo de

ataque/. 8e esta manera se produce el movimiento de cabeceo del avión y por  e5tensión la modificación del án'ulo de ataque.

Ti4n de direccin5Es la superficie móvil montada en la parte posterior del empenae vertical de la cola del avión. 1u movimiento provoca el movimiento de 'ui6ada del avión sobre su ee vertical, sin embar'o ello no hace virar el aparato, sino que se suele utiliar para equilibrar las fueras en los viraes o para centrar el avión en la trayectoria deseada. 1uele tener una defle5ión má5ima de 30< a cada lado. Esta superficie se manea mediante unos pedales situados en el suelo de la cabina.

*uncionamiento Al pisar el pedal derecho, el timón de dirección 'ira hacia la derecha, provocando una reacción aerodinámica en la cola que hace que esta 'ire a la iquierda, y por tanto el morro del avión 'ire -'ui6ada/ hacia la derecha. Al pisar el pedal iquierdo, sucede lo contrario timón a la iquierda, cola a la derecha y morro a la iquierda.

El maneo de los mandos de control, se'$n se ha visto es bastante intuitivo -ver  animaciones en =.".3/  Alabeo a la derecha > volante a la derecha.  Alabeo a la iquierda > volante a la iquierda. Morro abao -menor án'ulo de ataque/ > empuar el volante. Morro arriba -mayor án'ulo de ataque/ > tirar del volante. ?ui6ada a la derecha > pedal derecho. ?ui6ada a la iquierda > pedal iquierdo.  Al basarse los mandos de control en principios aerodinámicos, es obvio que su efectividad será menor a baas velocidades que a altas velocidades. Es conveniente tener esto en cuenta en maniobras efectuadas con baa velocidad. El que las superficies de control estn lo más aleadas posible del @entro de ?ravedad del avión no es casualidad, sino que debido a esta disposición su funcionamiento es más efectivo con menor movimiento de la superficie y menos esfuero.

Co42ensadores5

El piloto consi'ue la actitud de vuelo deseada mediante los mandos que act$an sobre las superficies de control, lo cual requiere un esfuero f!sico por su parte% ima'inemos un vuelo de un par de horas suetando los mandos y presionando los pedales para mantener el avión en la posición deseada. +ara evitar este esfuero f!sico continuado, que podr!a provocar fati'a y falta de atención del piloto, con el consi'uiente ries'o, el avión dispone de compensadores. Estos son unos mecanismos, que permiten que las superficies de control se manten'an en una posición fiada por el piloto, liberándole de una atención continuada a esta tarea.  Aunque no todos los aviones disponen de todos ellos, los compensadores se denominan se'$n la función o superficie a la que se aplican de dirección, de alabeo, o de profundidad.

Su2er1icies secundarias5 Es posible disminuir la velocidad m!nima que sostiene a un avión en vuelo mediante el control de la capa l!mite, modificando la curvatura del perfil, o aumentando la superficie alar. &as superficies que realian una o más de estas funciones se denominan superficies hipersustentadoras. &as superficies primarias nos permiten mantener el control de la trayectoria del avión, las secundarias se utilian en 'eneral para modificar la sustentación del avión y hacer más fáciles muchas maniobras. &as superficies secundarias son flaps, slats y spoilers o aerofrenos.

Fla2s5 &os flaps son dispositivos hipersustentadores, cuya función es la de aumentar la sustentación del avión cuando este vuela a velocidades inferiores a aquellas para las cuales se ha dise6ado el ala. 1ituados en la parte interior trasera de las alas, se deflectan hacia abao de forma simtrica -ambos a la ve/, en uno o más án'ulos, con lo cual cambian la curvatura del perfil del ala -más pronunciada en el e5tradós y menos pronunciada en el intradós/, la superficie alar -en al'unos tipos de flap/ y el án'ulo de incidencia, todo lo cual aumenta la sustentación -y tambin la resistencia/.

1e accionan desde la cabina, bien por una palanca, por un sistema elctrico, o cualquier otro sistema, con varios 'rados de calae -"0