Inversión del control

Un fallo en el equipo puede provocar que los controles de vuelo se comporten de forma inesperada, por ejemplo, la posible inversión del timón experimentada a bordo del vuelo 585 de United Airlines . ^{[ 1 ] : 114}

El error del piloto es la causa más común de inversión de controles. En actitudes inusuales, no es raro que el piloto se desoriente y realice movimientos de control incorrectos para recuperar el vuelo nivelado. Esto es particularmente común al usar sistemas de visualización montados en el casco , que introducen gráficos que permanecen fijos en la visión del piloto, especialmente al usar una forma particular de visualización de actitud conocida como de adentro hacia afuera . ^{[ 2 ] [ 3 ]}

Los controles mal conectados son otra causa común de este problema. Es un problema recurrente después del mantenimiento de las aeronaves, especialmente en diseños de construcción amateur que vuelan por primera vez después de algunas reparaciones menores. No es del todo infrecuente en aeronaves comerciales y ha sido la causa de varios accidentes, incluido el accidente del Short Crusader antes del Trofeo Schneider de 1927 y la muerte en 1947 del diseñador de Avro , Roy Chadwick . ^{[ 4 ]}

Otra manifestación del problema ocurre cuando el flujo de aire sobre el ala es tan grande que la fuerza generada por los alerones es suficiente para torsionar el ala misma, debido a la insuficiente rigidez torsional de la estructura del ala. Por ejemplo, cuando el alerón se desvía hacia arriba para hacer que el ala se mueva hacia abajo, el ala se tuerce en la dirección opuesta. El resultado final es que el flujo de aire se dirige hacia abajo en lugar de hacia arriba y el ala se mueve hacia arriba, lo contrario de lo esperado. Esta forma de inversión de control a menudo se agrupa con una serie de efectos de "alta velocidad" bajo el nombre de compresibilidad .

Los hermanos Wright sufrieron una forma de inversión de control, normalmente conocida como guiñada adversa . En su planeador de 1902, siguieron encontrando un problema en el que el planeador giraba en una dirección pero guiñaba en la dirección opuesta. Finalmente, solucionaron el problema añadiendo un sistema de timón móvil , que ahora se encuentra en casi todas las aeronaves.

La causa principal del problema era dinámica. La deformación del ala produjo el efecto esperado en términos de sustentación, provocando así el alabeo del avión, pero también afectó la resistencia aerodinámica. Como resultado, el ala que se movía hacia arriba era arrastrada hacia atrás, haciendo que el planeador girara. Si este giro era lo suficientemente brusco, la velocidad adicional del ala inferior al avanzar generaría más sustentación e invertiría la dirección del alabeo.

Debido a las altas velocidades a las que el Supermarine Spitfire podía picar, este problema de inversión de alerones se hizo evidente cuando se quiso aumentar la maniobrabilidad lateral (velocidad de alabeo) incrementando la superficie de los alerones. El avión tenía un ala diseñada originalmente para una velocidad de inversión de alerones de 580  mph. Cualquier intento de aumentar la superficie de los alerones habría resultado en la torsión del ala al aplicar alerones más grandes a alta velocidad, de modo que el avión habría alabeado en la dirección opuesta a la prevista por el piloto. El problema de aumentar la velocidad de alabeo se mitigó temporalmente con la introducción de puntas de ala "recortadas" (para reducir la carga aerodinámica en la superficie de la punta, permitiendo el uso de alerones más grandes) hasta que se pudiera incorporar una nueva ala más rígida. Esta nueva ala se introdujo en el Mk 21 y tenía una velocidad teórica de inversión de alerones de 825 mph (1328 km/h) . ^{[ 5 ]}  

El Boeing B-47 tenía una velocidad limitada a bajas altitudes porque las alas grandes y flexibles anulaban el efecto de las superficies de control en ciertas circunstancias. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

La inversión de control también afectó al Gossamer Condor , el avión de propulsión humana ganador del Premio Kremer . Cuando se probó un mecanismo de torsión de alas como solución a un problema de giro persistente, el efecto fue que el avión giró en la dirección opuesta a la esperada según los conocimientos aeronáuticos convencionales. Cuando el Condor se configuró de forma "convencional", el ala interior se ralentizó tanto que tocó el suelo. Al emplear la torsión de alas con cables "hacia atrás", se aumentó el ángulo de ataque de la punta del ala interior , de modo que la resistencia adicional ralentizó esa ala mientras que la sustentación adicional permitió que el perfil aerodinámico se mantuviera en el aire a una velocidad menor. El canard inclinado pudo entonces completar el giro. ^{[ 8 ]}