Velocidad mínima de control
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La velocidad mínima de control (VMC) de una aeronave multimotor (concretamente un avión) es una velocidad V que especifica la velocidad calibrada por debajo de la cual ya no se puede mantener el control direccional o lateral de la aeronave, tras el fallo de uno o más motores. La VMC solo se aplica si al menos un motor sigue funcionando y dependerá de la fase de vuelo. De hecho, hay que calcular varias VMC para el aterrizaje, el vuelo y el desplazamiento en tierra, y aún más para las aeronaves con cuatro o más motores. Todas ellas se incluyen en el manual de vuelo de la aeronave de todas las aeronaves multimotor. Cuando los ingenieros de diseño dimensionan la cola vertical y las superficies de control de vuelo de un avión, deben tener en cuenta el efecto que esto tendrá en las velocidades mínimas de control del avión.Las velocidades mínimas de control se establecen normalmente mediante pruebas de vuelo[1][2][3] como parte de un proceso de certificación de aeronaves.[4][5] Proporcionan una guía al piloto para el funcionamiento seguro de la aeronave.
Cuando falla un motor en una aeronave multimotor, la distribución del empuje en la aeronave se vuelve asimétrica, lo que da lugar a un momento de guiñada en la dirección del motor averiado.[6] Se produce un deslizamiento lateral, lo que provoca un aumento considerable de la resistencia total de la aeronave y, como consecuencia, una caída de la velocidad ascensional de la aeronave.[7] El timón, y en cierta medida los alerones mediante el uso del ángulo de inclinación, son los únicos controles aerodinámicos de que dispone el piloto para contrarrestar el momento de guiñada asimétrico del empuje.
Cuanto mayor sea la velocidad de la aeronave, más fácil será contrarrestar el momento de guiñada utilizando los controles de la aeronave.[8] La velocidad mínima de control es la velocidad aerodinámica por debajo de la cual la fuerza que el timón o los alerones pueden aplicar a la aeronave no es suficiente para contrarrestar el empuje asimétrico a la máxima potencia. Por encima de esta velocidad, debería ser posible mantener el control de la aeronave y mantener un vuelo recto con empuje asimétrico.[4]
La pérdida de potencia del motor de una aeronave con hélice montada en el ala y la elevación soplada afectan a la distribución de la elevación sobre el ala, provocando un giro hacia el motor inoperativo.[7][9][3] En algunas aeronaves, la autoridad de balanceo es más limitante que la autoridad del timón para determinar VMCs.[9]
Certificación y variantes
Las normativas de aviación (como las FAR y la EASA)[4][5] definen varios VMC diferentes y exigen a los ingenieros de diseño que dimensionen la cola vertical y los controles de vuelo aerodinámicos de la aeronave para cumplir con estas normativas. La velocidad mínima de control en el aire (VMCA) es la velocidad mínima de control más importante de una aeronave multimotor, por lo que VMCA aparece simplemente como VMC en muchas normativas de aviación y manuales de vuelo de aeronaves.[4][5] En el Indicador de la velocidad aérea de una aeronave bimotor de menos de 6000 libras (2722 kg), la VMCA se indica con una línea radial roja, según lo estandarizado por la FAR 23.[4][5]
La mayoría de las escuelas de pilotos de pruebas utilizan múltiples velocidades mínimas de control más específicas, ya que VMC cambia en función de la fase del vuelo. Otras VMC definidas incluyen la velocidad mínima de control en tierra (VMCG) y la velocidad mínima de control durante la aproximación y el aterrizaje (VMCL). Además, en las aeronaves con cuatro o más motores, existen VMCs para casos en los que uno o dos motores de la misma ala no funcionan. La figura 1 ilustra las VMCs definidas en la normativa de aviación civil pertinente[4][5] y en las especificaciones militares.[10]
Velocidad mínima de control en vuelo
La cola vertical o estabilizador vertical de una aeronave multimotor desempeña un papel crucial en el mantenimiento del control direccional cuando un motor falla o no funciona. Cuanto mayor sea la cola, mayor será su capacidad para proporcionar la fuerza necesaria para contrarrestar el momento de guiñada asimétrico del empuje. Esto significa que cuanto menor sea la cola, mayor será la VMCA. Sin embargo, una cola más grande es más costosa y difícil de acomodar, y conlleva otros problemas aerodinámicos, como una mayor prevalencia de estelas aerodinámicas. Los ingenieros que diseñan la cola vertical deben tomar una decisión basándose, entre otros factores, en su presupuesto, el peso de la aeronave y el ángulo de inclinación máximo de 5° (alejado del motor inoperativo), tal y como establece la FAR.[4][5]
VMCA también se utiliza para calcular la velocidad mínima de seguridad para el despegue.[4][5] Por lo tanto, un VMCA alto da lugar a velocidades de despegue más altas y, por lo tanto, se requieren pistas más largas, lo que no es deseable para los operadores aeroportuarios.
