Que métodos alternativos existem para controlar um avião quando as superfícies de controle de vôo falharam?

Controle significa poder variar as forças que atuam em um avião, tanto longitudinalmente quanto verticalmente. Idealmente, qualquer variação criará um feedback imediato, de modo que o piloto possa "sentir" quanto mais ação é necessária para a mudança desejada. Se, no entanto, a variação de forças se acumular lentamente, a resposta dinâmica do avião fará com que o fechamento do ciclo de feedback seja mais difícil de ser alcançado. O piloto pode ou overcontrol e entrar em uma oscilação, ou ele será muito cuidadoso, ea mudança desejada nunca acontece ou acontece muito devagar.

Superfícies de controle regulares são pequenas, então elas podem se mover rapidamente, e suas forças atuam em um longo braço de alavanca, então o efeito de controle é grande. Além disso, as superfícies de controle mudam a sustentação proporcional à sua deflexão, portanto, prever a conseqüência de uma entrada é fácil e o feedback pode ser sentido imediatamente.

Mesmo que as superfícies de controle principais sejam ineficazes, ainda existem várias formas de controle. Vou listá-los em ordem de velocidade de reação:

O elevador pode ser substituído por:

• Inclinação do tom,
• Aletas de asa,
• Variação do impulso, se os motores estiverem acima ou abaixo do eixo longitudinal de inércia,
• O deslocamento de peso, se o combustível puder ser movido entre tanques ou carga útil, pode ser deslocado longitudinalmente.

As duas últimas opções funcionam muito lentamente e, embora possam ser usadas para limitar a velocidade do coletor, será extremamente difícil evitar o supercontrole e as oscilações. Situações que precisam de um controle de arremesso preciso, como pousos, são impossíveis de dominar para um piloto humano despreparado, quando apenas esses meios brutos de controle permanecem.

O leme pode ser substituído por:

• Guarnição do leme,
• Ailerons mais controle de pitch no caso de aeronaves ágeis com baixa taxa de proporção,
• Spoiler assimétrico (se disponível),
• Empuxo assimétrico.

Novamente, a última opção é bastante lenta e não pode ser usada para controle direcional preciso.

Os ailerons podem ser substituídos por:

• Leme mais efeito diédrico,
• Spoiler assimétrico (se disponível),
• Bombeamento lateral de combustível.

Aqui, novamente, a última opção é muito bruta e muito lenta para manobras.

Se a aeronave não estiver danificada ea dinâmica de vôo for bem conhecida, um piloto automático especialmente programado poderá pilotar uma aeronave mesmo usando as últimas opções listadas, porque pode prever muito melhor do que um piloto humano quanto efeito suas ações causarão. ter. Os seres humanos dependem de um loop de feedback para controle, e isso não está mais funcionando se o tempo de reação do sistema estiver muito acima de suas frequências próprias de movimento.

Observe o "if": Qual a probabilidade de que somente todos os atuadores da superfície de controle tenham falhado, mas a aeronave está intacta de outra forma? Na maioria dos casos, a falha de controle é uma conseqüência de outra falha que alterará a resposta dinâmica de modo que um piloto automático não esteja preparado. Existem pilotos automáticos experimentais que podem se adaptar, mas são usados apenas pelos militares até o momento.

Com a perda da maior parte de sua parte traseira, a JAL123 teria sido difícil de controlar, mesmo que o equivalente a autoridade total do leme tivesse sido dado aos pilotos. Apenas com o impulso, é impossível lutar contra o inevitável movimento do rolo holandês à mão.

É claro que a falta de apunhalamento vertical também não ajudou, já que significava que precisavam fazer muito mais trabalho para controlar seu avião.

Como outros afirmaram, é possível controlar um plano usando apenas acelerações, assumindo que as superfícies de controle são em grande parte neutras e o plano está em uma atitude estável (por exemplo, não girando ou parando):

• Para subir, aumente o acelerador de todos os motores
• Para descer, diminua o acelerador de todos os mecanismos
• Para virar, diminua o acelerador dos motores no lado interno do turno

Tal façanha seria muito difícil, já que as tripulações de voo não recebem treinamento de tais métodos de controle.

Em um grande avião, a troca de peso produz pouco efeito , já que o peso dos passageiros contribui apenas muito pequena porção de todo o peso.

A NASA já mostrou que é tecnicamente possível desenvolver um sistema para controlar automaticamente um avião usando aceleradores . O sistema não apenas fornece abordagens e aterrissagens estáveis e aceitáveis, como também foi testado em atitudes incomuns e a velocidades de 100 nós acima da velocidade de aproximação.

Por que esse tipo de sistema não é implementado em aeronaves comerciais, as respostas habituais se aplicam ...

A questão aqui está muito relacionada à maneira como os controles pararam de funcionar. Se as superfícies estiverem em uma posição mais ou menos neutra, seria possível controlar o avião (até certo ponto) usando os motores baseados no princípio de que mais impulso aumentaria a velocidade e criaria mais sustentação, bem como menos impulso, criando um nível decente. Você poderia até certo ponto usar a potência do motor diferencial para girar também.

In principle, would it be possible to control such a plane by use of cooperating passengers moving around in the cabin, e.g. by instruction of a pilot, to shift the weight balance of the aircraft?

Talvez isso dependa, em grande parte, do avião, mas o treinamento básico em aeronaves diria que sim. Isto é em grande parte porque você tem que fazer peso e equilíbrio quando você aprender a voar. A questão aqui seria cautelosamente movendo todos ao redor para não colocar o avião em uma tenda.

Tenha em mente que, com o Japan Air 123, o estabilizador vertical perdido foi um grande problema ...

Os sistemas de controle fly-by-wire podem ser quadruplexados de forma que haja 4 canais. Tudo isso faz parte da redundância que é embutida nas aeronaves.

Além disso, dê uma olhada neste artigo sobre o A380 e a redundância. link

Redundância do A380