La guiñada adversa

¿Recuerdas cuando estabas aprendiendo a volar?, ¿tus primeros virajes?. Seguro que esta fue tu primera experiencia con la guiñada adversa, esa tendencia del avión a girar el morro en la dirección opuesta al viraje. Veremos que es y como se contrarresta.

La guiñada adversa es la tendencia del avión a girar el morro en la dirección opuesta al viraje. Por ejemplo, en un viraje a la izquierda, el avión alabea a la izquierda pero el morro se desplaza a la derecha a menos que se coordine el viraje con el timón de dirección. Es el resultado del acoplamiento entre los ejes de alabeo y guiñada.

Los aviones viran cuando el piloto alabea, esto hace inclinarse al vector sustentación lo que introduce una componente en la dirección hacia la que se inclina. Para que el avión alabee, el piloto mueve la palanca de mando a derecha o izquierda. Imaginemos un viraje a la izquierda. El piloto mueve la palanca a la izquierda lo que hace subir al alerón izquierdo y bajar al alerón derecho. El alerón que baja modifica la curvatura del ala, en este caso la incrementa, esto hace que se genere más sustentación en esa parte del ala haciéndola subir. Al mismo tiempo el alerón que sube disminuye la curvatura del ala y por tanto la sustentación haciéndola bajar. Esta diferencia en la sustentación de las dos alas es lo que produce el alabeo.

Uno de los motivos por los que se produce el acoplamiento alabeo-guiñada  es porque la deflexión de los alerones afecta a la resistencia. Sabemos que de los dos tipos básicos de resistencia (inducida y parásita), la primera está asociada con la generación de sustentación y es directamente proporcional a la misma; la segunda es producto del rozamiento del aire, superficie frontal, interferencia aerodinámica alas-fuselaje, etc. El alerón que baja aumenta la sustentación, como consecuencia también aumenta la resistencia inducida y esto genera un momento en guiñada que hace mover el morro del avión hacia el lado del ala con el alerón bajado. Paralelamente, el alerón que sube disminuye la sustentación y la resistencia inducida lo que también contribuye a esta guiñada.

Cuando el piloto trata de alabear, los dos alerones se deflectan simultáneamente y esto hace que se incremente la resistencia parásita porque el avión con los alerones deflectados presenta más superficie frontal al viento relativo. Aunque la resistencia parásita en ambas alas no es exactamente igual, su efecto diferencial es pequeño comparado con el que produce la resistencia inducida.

La deflexión de los alerones cambia la resistencia inducida en las dos alas y cuando el piloto alabea a la izquierda, esta diferencia de resistencias mueve el morro del avión a la derecha y viceversa. Para coordinar el viraje y eliminar la guiñada adversa, el piloto utiliza el timón de dirección, pisando el pedal del lado hacia el que se quiere virar, en este caso, pedal izquierdo. Esto genera un momento de guiñada que contrarresta el desplazamiento del morro en la dirección incorrecta. El timón de dirección no elimina la diferencia en la resistencia inducida de las dos alas ni hace virar el avión, simplemente contrarresta el momento de guiñada en la dirección incorrecta.

Otro factor, mucho más sutil,  que contribuye a  la guiñada adversa es el cambio en la dirección del viento relativo de las dos alas mientras el avión alabea. Si examinamos las componentes horizontal y vertical del viento relativo en cada ala, vemos como el alabeo en si mismo contribuye a la guiñada adversa. En vuelo recto y nivelado, las dos alas reciben el mismo viento relativo. Cuando el avión alabea, las alas al rotar reciben el viento relativo con una componente vertical añadida a la componente horizontal normal. El viento relativo del ala que baja es la suma de  la componente horizontal normal y una nueva componente vertical desde abajo. En el caso del ala que sube, la componente vertical  viene desde arriba. Como la sustentación es perpendicular al viento relativo, vemos que en el ala que baja, el vector sustentación se inclina hacia delante mientras que en el ala que sube, se inclina hacia atrás. Esta inclinación de los vectores sustentación de las dos alas también contribuye a la guiñada adversa aunque, en términos absolutos, su contribución es pequeña.

Efectos negativos de la guiñada adversa

Ahora que sabemos cómo se produce, revisemos los efectos negativos sobre los virajes.

El piloto mueve la palanca a la izquierda y el avión comienza a alabear a la izquierda y guiñar a la derecha. Si no se coordina con el timón de dirección, al desplazarse el morro a la derecha, el ala izquierda se acelera respecto a la derecha lo cual genera sustentación adicional que trata de alabear el avión a la derecha oponiéndose al alabeo izquierdo ordenado por el piloto.

Al desplazarse el morro a la derecha, ahora el viento relativo viene de la izquierda y el avión se encuentra en un resbale a la izquierda. La estabilidad que proporciona el diedro de las alas tratará también de alabear a la derecha oponiéndose al viraje. Además el viento relativo de la izquierda, tratará de mover el estabilizador vertical a la derecha; como este está normalmente por encima del centro de gravedad del avión, habrá una tendencia a detener el alabeo a la izquierda y, por suerte, a ralentizar el movimiento a la derecha del morro debido a la estabilidad en guiñada que proporciona el estabilizador.

Los efectos negativos se combinan para dar como resultado virajes perezosos e ineficaces que hacen perder altura innecesariamente. Afortunadamente, todos estos efectos negativos sobre el alabeo son pequeños y no pueden cancelar totalmente el efecto de los alerones. Si el piloto hubiera coordinado el viraje con el timón de dirección la guiñada adversa no habría aparecido ni ninguno de sus efectos negativos sobre el viraje.

La guiñada adversa existe durante la fase inicial del viraje, mientras el avión está alabeando. Una vez conseguido el ángulo de inclinación deseado, el piloto reduce o elimina la deflexión de los alerones desapareciendo la guiñada adversa. Ahora, el piloto debe ajustar la deflexión del timón de dirección para seguir manteniendo coordinado el viraje. Una vez alcanzado el rumbo deseado, el piloto deflecta los alerones para volver al vuelo recto y nivelado y el proceso comienza de nuevo pero en sentido contrario.

¿Cómo se puede disminuir la guiñada adversa?

La guiñada adversa ha estado presente en el mundo de la aviación desde el principio. Los primeros en conocerla y sufrirla fueron los hermanos Wright y tras un profundo análisis la llegaron a comprender, introduciendo timones de dirección en sus diseños. Desde entonces, progresivamente, los ingenieros aeronáuticos han desarrollado diversas técnicas para tratar de minimizarla.

El método más común es el empleo de alerones diferenciales. Consiste en diseñar la transmisión del mando desde la palanca a los alerones de forma que el alerón que baja se deflecta menos que el que sube. Esto provoca mayor resistencia parásita en el alerón que sube y menos resistencia inducida en el que baja. Ambos efectos reducen la guiñada adversa.

Otro método popular es el empleo de alerones de tipo Frise. En ellos, el punto de abisagramiento está colocado de tal forma que cuando el alerón sube, su borde de ataque sobresale por debajo del intrados del ala creando una resistencia parásita extra que se opone al movimiento del morro en la dirección incorrecta. Naturalmente, se pueden emplear alerones diferenciales tipo Frise y el resultado es que se necesita muy poco timón de dirección para coordinar los virajes.

Algunos aviones utilizan spoilers en lugar de alerones. En ellos el alabeo es el resultado de la disminución de la sustentación que produce un spoiler deflectado que hace bajar el ala. Además, la resistencia parásita que genera el spoiler contribuye a mover el morro del avión en la dirección del viraje.

La guiñada adversa es el resultado de un momento (fuerza x brazo de palanca). Fuerza= Resistencia inducida.  Brazo de palanca=Distancia entre el alerón y el centro de gravedad. Los métodos anteriores tratan de reducir la fuerza; también es posible tratar de reducir el brazo de palanca haciendo alas más cortas pero, a veces, esto no es posible o deseable por cuestiones tanto aerodinámicas como estructurales. Los veleros, por ejemplo, necesitan de alas de gran envergadura para volar eficazmente. Con alas tan largas, el brazo de palanca es grande y la guiñada adversa mucho mayor exigiendo un uso intenso de los pies en los virajes.

Una cosa a tener en cuenta es que igual que otros efectos como el par motor, la guiñada adversa es más notable cuando volamos en configuración de alto ángulo de ataque, cerca de la pérdida.

Si entendemos cual es la causa y sus consecuencias, podremos corregirla más fácilmente mejorando nuestra técnica de vuelo y aumentando nuestra seguridad y la de nuestros pasajeros.