Aeronave

Vehículo que puede volar obteniendo apoyo del aire.

MiG-21, el avión de combate más producido del mundo. ^[1]

El Mil Mi-8 es el helicóptero más producido de la historia.

El Cessna 172 Skyhawk es el avión más producido de la historia.

Un avión es un vehículo que puede volar obteniendo apoyo del aire . Contrarresta la fuerza de la gravedad utilizando la sustentación estática o la sustentación dinámica de un perfil aerodinámico , ^[2] o, en algunos casos, el empuje hacia abajo de los motores a reacción . Los ejemplos comunes de aeronaves incluyen aviones , helicópteros , dirigibles (incluidos dirigibles ), planeadores , paramotores y globos aerostáticos . ^[3]

La actividad humana que rodea a los aviones se llama aviación . La ciencia de la aviación, incluido el diseño y la construcción de aviones, se llama aeronáutica . Los aviones con tripulación son piloteados por un piloto a bordo , pero los vehículos aéreos no tripulados pueden ser controlados a distancia o autocontrolados por computadoras a bordo . Las aeronaves pueden clasificarse según diferentes criterios, como tipo de sustentación, propulsión de aeronaves , uso y otros.

Historia

Artículo principal: Historia de la aviación

Véase también: Cronología de la aviación

Maquetas de naves voladoras y las historias de vuelos tripulados se remontan a muchos siglos atrás; sin embargo, el primer ascenso tripulado - y descenso seguro - en los tiempos modernos tuvo lugar con globos aerostáticos más grandes desarrollados en el siglo XVIII. Cada una de las dos guerras mundiales condujo a grandes avances técnicos. En consecuencia, la historia de los aviones se puede dividir en cinco eras:

• Pioneros del vuelo , desde los primeros experimentos hasta 1914.
• Primera Guerra Mundial , 1914 a 1918.
• Aviación entre las guerras mundiales , 1918 a 1939.
• Segunda Guerra Mundial , 1939 a 1945.
• Era de la posguerra , también llamada Edad del Jet , desde 1945 hasta nuestros días.

Métodos de levantamiento

Más ligero que el aire - aerostatos

Artículo principal: Aerostato

Globos de aire caliente

Los aerostatos usan la flotabilidad para flotar en el aire de la misma manera que los barcos flotan en el agua. Se caracterizan por una o más celdas o toldos grandes, llenos de un gas de densidad relativamente baja, como helio , hidrógeno o aire caliente , que es menos denso que el aire circundante. Cuando el peso de esto se suma al peso de la estructura de la aeronave, se suma al mismo peso que el aire que desplaza la nave.

Los pequeños globos de aire caliente, llamados linternas del cielo , se inventaron por primera vez en la antigua China antes del siglo III a.C. y se usaron principalmente en celebraciones culturales, y fueron solo el segundo tipo de avión en volar, el primero fueron las cometas , que se inventaron por primera vez en la antigua China hace más de dos mil años. (Ver dinastía Han )

Dirigible USS Akron sobre Manhattan en la década de 1930

Un globo era originalmente cualquier aeróstato, mientras que el término dirigible se usaba para diseños de aviones grandes y propulsados, generalmente de ala fija. ^{[4] [5] [6] [7] [8] [9]} En 1919, se informó que Frederick Handley Page se refería a "barcos del aire", con tipos de pasajeros más pequeños como "yates aéreos". ^[10] En la década de 1930, los grandes hidroaviones intercontinentales también se denominaban a veces "barcos del aire" o "barcos voladores". ^{[11] [12]} - aunque todavía no se había construido ninguna. La llegada de los globos propulsados, llamados globos dirigibles, y más tarde de los cascos rígidos que permitían un gran aumento de tamaño, comenzó a cambiar la forma en que se usaban estas palabras. Se produjeron aerostatos de gran potencia, caracterizados por un marco exterior rígido y una piel aerodinámica separada que rodeaba las bolsas de gas, siendo los Zeppelins los más grandes y famosos. Todavía no había aviones de ala fija o globos no rígidos lo suficientemente grandes como para ser llamados dirigibles, por lo que "dirigible" pasó a ser sinónimo de estos aviones. Luego, varios accidentes, como el desastre de Hindenburg en 1937, llevaron a la desaparición de estas aeronaves. Hoy en día, un "globo" es un aerostato sin motor y un "dirigible" es uno con motor.

Un aerostato impulsado y orientable se llama dirigible . A veces, este término se aplica solo a los globos no rígidos y, a veces, el globo dirigible se considera la definición de una aeronave (que puede ser rígida o no rígida). Los dirigibles no rígidos se caracterizan por una bolsa de gas moderadamente aerodinámica con aletas estabilizadoras en la parte trasera. Estos pronto se conocieron como dirigibles . Durante la Segunda Guerra Mundial , esta forma fue ampliamente adoptada para globos atados ; en clima ventoso, esto reduce la tensión en la correa y estabiliza el globo. El dirigible de apodofue adoptado junto con la forma. En los tiempos modernos, cualquier dirigible o aeronave pequeña se llama dirigible, aunque un dirigible puede ser sin motor y con motor.

Más pesado que el aire: aerodinos

Los aviones más pesados ​​que el aire, como los aviones , deben encontrar alguna forma de empujar el aire o el gas hacia abajo, de modo que se produzca una reacción (según las leyes del movimiento de Newton) para empujar el avión hacia arriba. Este movimiento dinámico a través del aire es el origen del término aerodino . Hay dos formas de producir un impulso ascendente dinámico: elevación aerodinámica y elevación motorizada en forma de empuje del motor.

La sustentación aerodinámica que involucra alas es la más común, con los aviones de ala fija que se mantienen en el aire por el movimiento hacia adelante de las alas y los helicópteros mediante rotores giratorios en forma de ala, a veces llamados alas giratorias. Un ala es una superficie plana y horizontal, generalmente con forma de sección transversal como un perfil aerodinámico . Para volar, el aire debe fluir sobre el ala y generar sustentación . Un ala flexible es un ala hecha de tela o material de hoja delgada, a menudo estirada sobre un marco rígido. Una cometa está atada al suelo y depende de la velocidad del viento sobre sus alas, que pueden ser flexibles o rígidas, fijas o giratorias.

Con elevación motorizada, la aeronave dirige el empuje del motor verticalmente hacia abajo. Los aviones V / STOL , como el Harrier Jump Jet y el Lockheed Martin F-35B, despegan y aterrizan verticalmente utilizando elevación motorizada y transferencia a elevación aerodinámica en vuelo constante.

Un cohete puro no suele considerarse un aerodino, porque no depende del aire para su sustentación (e incluso puede volar al espacio); sin embargo, muchos vehículos de elevación aerodinámica han sido propulsados ​​o asistidos por motores de cohetes. Los misiles propulsados ​​por cohetes que obtienen sustentación aerodinámica a muy alta velocidad debido al flujo de aire sobre sus cuerpos son un caso marginal.

Ala fija

Artículo principal: aviones de ala fija

Un Airbus A380 , el avión de pasajeros más grande del mundo

El precursor de los aviones de ala fija es la cometa . Mientras que un avión de ala fija depende de su velocidad de avance para crear un flujo de aire sobre las alas, una cometa está atada al suelo y depende del viento que sopla sobre sus alas para levantarlo. Las cometas fueron el primer tipo de avión en volar y se inventaron en China alrededor del año 500 a. C. Se realizó mucha investigación aerodinámica con cometas antes de que estuvieran disponibles los aviones de prueba, los túneles de viento y los programas de modelado por computadora.

Las primeras naves más pesadas que el aire capaces de realizar un vuelo libre controlado fueron los planeadores . Un planeador diseñado por George Cayley llevó a cabo el primer vuelo controlado y tripulado real en 1853.

Wilbur y Orville Wright inventaron el práctico avión propulsado de ala fija (el avión o avión) . Además del método de propulsión , los aviones de ala fija se caracterizan en general por su configuración de alas . Las características más importantes de las alas son:

• Número de alas: monoplano , biplano , etc.
• Soporte de ala: reforzado o en voladizo, rígido o flexible.
• Forma en planta del ala: incluida la relación de aspecto , el ángulo de barrido y cualquier variación a lo largo del tramo (incluida la clase importante de alas delta ).
• Ubicación del estabilizador horizontal, si lo hay.
• Ángulo diedro  : positivo, cero o negativo (anédrico).

Un avión de geometría variable puede cambiar la configuración de sus alas durante el vuelo.

Un ala voladora no tiene fuselaje, aunque puede tener pequeñas ampollas o vainas. Lo opuesto a esto es un cuerpo de elevación , que no tiene alas, aunque puede tener pequeñas superficies de estabilización y control.

Los vehículos con efecto de ala en el suelo no se consideran aviones. "Vuelan" de manera eficiente cerca de la superficie del suelo o del agua, como los aviones convencionales durante el despegue. Un ejemplo es el ekranoplan ruso (apodado el "Monstruo del Mar Caspio"). Las aeronaves impulsadas por el hombre también dependen del efecto de tierra para permanecer en el aire con una potencia mínima de piloto, pero esto se debe solo a que tienen poca potencia; de hecho, la estructura del avión es capaz de volar más alto.

Aviones estacionados en tierra en Afganistán

Rotorcraft

Artículo principal: Rotorcraft

Un autogiro

Los helicópteros, o aviones de ala giratoria, utilizan un rotor giratorio con palas de sección aerodinámica (un ala giratoria ) para proporcionar sustentación. Los tipos incluyen helicópteros , autogiros y varios híbridos, como giroscopios y helicópteros compuestos.

Los helicópteros tienen un rotor que gira mediante un eje impulsado por un motor. El rotor empuja el aire hacia abajo para crear sustentación. Al inclinar el rotor hacia adelante, el flujo descendente se inclina hacia atrás, produciendo empuje para el vuelo hacia adelante. Algunos helicópteros tienen más de un rotor y algunos tienen rotores girados por chorros de gas en las puntas.

Los autogiros tienen rotores sin energía, con una planta de energía separada para proporcionar empuje. El rotor está inclinado hacia atrás. A medida que el autogiro avanza, el aire sopla hacia arriba a través del rotor y lo hace girar. Este giro aumenta la velocidad del flujo de aire sobre el rotor para proporcionar elevación. Las cometas de rotor son autogiros sin motor, que se remolcan para darles velocidad de avance o se amarran a un ancla estática con viento fuerte para volar con cometas.

Los Cyclogyros giran sus alas alrededor de un eje horizontal.

Los helicópteros compuestos tienen alas que proporcionan una parte o la totalidad de la sustentación en vuelo hacia adelante. Hoy en día se clasifican como tipos de elevación motorizada y no como helicópteros. Los aviones Tiltrotor (como el Bell Boeing V-22 Osprey ), los aviones inclinados , los de cola y los coleópteros tienen sus rotores / hélices horizontales para vuelo vertical y verticales para vuelo hacia adelante.

Otros métodos de elevación

Cuerpo de elevación X-24B.

• Un cuerpo de elevación es un cuerpo de avión diseñado para producir elevación. Si hay alas, son demasiado pequeñas para proporcionar una sustentación significativa y se utilizan solo para la estabilidad y el control. Los cuerpos de elevación no son eficientes: sufren de una gran resistencia y también deben viajar a alta velocidad para generar suficiente sustentación para volar. Muchos de los prototipos de investigación, como el Martin Marietta X-24 , que conducía al transbordador espacial , eran cuerpos elevadores, aunque el transbordador espacial no lo es, y algunos misiles supersónicos obtienen impulso del flujo de aire sobre un cuerpo tubular.
• Los tipos de elevación motorizada se basan en la elevación derivada del motor para el despegue y el aterrizaje vertical ( VTOL ). La mayoría de los tipos pasan a la elevación de ala fija para vuelo horizontal. Las clases de tipos de elevadores motorizados incluyen aviones a reacción VTOL (como el Harrier Jump Jet ) y rotores basculantes , como el Bell Boeing V-22 Osprey , entre otros. Algunos diseños experimentales se basan completamente en el empuje del motor para proporcionar sustentación durante todo el vuelo, incluidas las plataformas flotantes de levantamiento de ventilador y las mochilas propulsoras.Los diseños de investigación de VTOL incluyen la plataforma de medición de empuje Rolls-Royce .
• El avión Flettner usa un cilindro giratorio en lugar de un ala fija, obteniendo sustentación del efecto Magnus .
• El ornitóptero obtiene empuje batiendo sus alas.

Escala, tamaños y velocidades

Tamaños

Los aviones más pequeños son los juguetes / objetos recreativos, y aún más pequeño, nano-aviones .

El avión más grande por dimensiones y volumen (a partir de 2016) es el British Airlander 10 de 302 pies (92 m) de largo , un dirigible híbrido, con características de helicóptero y ala fija y, según se informa, capaz de alcanzar velocidades de hasta 90 mph (140 km / h). h; 78 kn), y una resistencia aerotransportada de dos semanas con una carga útil de hasta 22,050 lb (10,000 kg). ^{[13] [14] [15]}

El avión más grande en peso y el avión de ala fija regular más grande jamás construido, a partir de 2016 ^[actualizar], es el Antonov An-225 Mriya . Ese transporte ruso de seis motores construido en Ucrania de la década de 1980 tiene 84 m (276 pies) de largo, con una envergadura de 88 m (289 pies). Tiene el récord mundial de carga útil, después de transportar 428.834 lb (194.516 kg) de mercancías, y recientemente ha volado 100 t (220.000 lb) de cargas comercialmente. Con un peso máximo cargado de 550-700 t (1.210.000-1.540.000 lb), también es el avión más pesado construido hasta la fecha. Puede navegar a 500 mph (800 km / h; 430 kn). ^{[16] [17] [18] [19] [20]}

Los aviones militares más grandes son el ucraniano / ruso Antonov An-124 Ruslan (el segundo avión más grande del mundo, también utilizado como transporte civil), ^[21] y el transporte estadounidense Lockheed C-5 Galaxy , con peso, cargado, más de 380 t (840.000 lb). ^{[20] [22]} El Hughes H-4 Hercules "Spruce Goose" de 8 motores, pistón / hélice - un transporte de barco volador de madera de la Segunda Guerra Mundial estadounidense con una envergadura mayor (94 m / 260 pies) que cualquier avión actual y una altura de cola igual al más alto (Airbus A380-800 a 24,1 m / 78 pies), voló solo un salto corto a fines de la década de 1940 y nunca voló sin efecto suelo . ^[20]

Los aviones civiles más grandes, aparte de los An-225 y An-124 mencionados anteriormente, son el derivado de transporte de carga Airbus Beluga del avión de pasajeros Airbus A300 , el derivado de transporte de carga Boeing Dreamlifter del avión de transporte / transporte Boeing 747 (el 747 -200B era, en su creación en la década de 1960, el avión más pesado jamás construido, con un peso máximo de más de 400 t (880,000 lb)), ^[22] y el avión de pasajeros de dos pisos Airbus A380 "super-jumbo" (el avión de pasajeros más grande del mundo). ^{[20] [23]}

Artículo principal: Lista de aviones grandes

Velocidades

El vuelo de la aeronave accionada más rápido registrado y vuelo de la aeronave más rápido registrado de una aeronave accionada-respiración del aire era de la NASA X-43 A Pegasus , un scramjet Accionado, hipersónico , que levanta el cuerpo aviones de investigación experimental, a Mach 9,6, exactamente 3,292.8 m / s (11.854 km / h; 6.400,7 nudos; 7.366 mph). El X-43A estableció esa nueva marca y rompió su propio récord mundial de Mach 6,3, exactamente 2.160,9 m / s (7.779 km / h; 4.200,5 kn; 4.834 mph), establecido en marzo de 2004, en su tercer y último vuelo el 16 Noviembre de 2004. ^{[24] [25]}

Antes del X-43A, el vuelo de avión propulsado más rápido registrado (y sigue siendo el récord del avión propulsado y tripulado más rápido / avión no espacial tripulado más rápido) fue el del avión propulsado por cohetes X-15A-2 de América del Norte en Mach 6,72, o 2.304,96 m / s (8.297,9 km / h; 4.480,48 nudos; 5.156,0 mph), el 3 de octubre de 1967. En un vuelo alcanzó una altitud de 354.300 pies (108.000 m). ^{[26] [27] [28]}

Los aviones de producción más rápidos conocidos (que no sean cohetes y misiles) actualmente o anteriormente en funcionamiento (a partir de 2016) son:

• El avión de ala fija más rápido y el planeador más rápido es el Space Shuttle , un híbrido cohete-planeador, que ha vuelto a entrar en la atmósfera como un planeador de ala fija a más de Mach 25, equivalente a 8.575 m / s (30.870 km / h; 16.668 nudos; 19.180 mph). ^{[26] [29]}
• El avión militar más rápido jamás construido: Lockheed SR-71 Blackbird , un avión de reconocimiento de ala fija de Estados Unidos, conocido por volar más allá de Mach 3.3, igual a 1.131,9 m / s (4.075 km / h; 2.200,2 kn; 2.532 mph). El 28 de julio de 1976, un SR-71 estableció el récord de la aeronave operativa más rápida y de mayor vuelo con un récord de velocidad absoluta de 2193 mph (3529 km / h; 1906 kn; 980 m / s) y un récord de altitud absoluta de 85,068 pies (25.929 m). Cuando se retiró en enero de 1990, era el avión que respiraba aire / avión a reacción más rápido del mundo, un récord que aún se mantiene en agosto de 2016 ^[actualizar]. ^{[26] [30] [31] [32] [33] [34]}

Nota: Algunas fuentes se refieren al X-15 mencionado anteriormente como el "avión militar más rápido" porque fue en parte un proyecto de la Armada y la Fuerza Aérea de los Estados Unidos; sin embargo, el X-15 no se utilizó en operaciones militares reales no experimentales. ^[28]

• Los aviones militares actuales más rápidos son el Mikoyan-Gurevich MiG-25 soviético / ruso  , capaz de Mach 3,2, igual a 1.097,6 m / s (3.951 km / h; 2.133,6 kn; 2.455 mph), a expensas del daño del motor, o Mach 2,83, igual a 970,69 m / s (3.494,5 km / h; 1.886,87 kn; 2.171,4 mph), normalmente, y el ruso Mikoyan MiG-31 E (también capaz de Mach 2,83 normalmente). Ambos son aviones a reacción caza-interceptores, en operaciones activas a partir de 2016. ^{[35] [36] [37]}
• El avión civil más rápido jamás construido y el avión de pasajeros más rápido jamás construido: el avión de pasajeros supersónico Tupolev Tu-144 operado brevemente (Mach 2,35, 1,600 mph, 2,587 km / h), que se creía que navegaba a aproximadamente Mach 2,2. El Tu-144 (operado oficialmente de 1968 a 1978, que terminó después de dos accidentes de la pequeña flota) fue sobrevivido por su rival, el Concorde (Mach 2.23), un avión supersónico francés / británico, conocido por navegar a Mach 2.02 (1.450 mph). , 2,333 kmh a altitud de crucero), operando desde 1976 hasta que la pequeña flota de Concorde quedó en tierra permanentemente en 2003, luego del accidente de una a principios de la década de 2000. ^{[26] [28] [38] [39]}
• El avión civil más rápido que vuela actualmente: el Cessna Citation X , un jet de negocios estadounidense, capaz de Mach 0.935, o 320.705 m / s (1.154.54 km / h; 623.401 kn; 717.40 mph). Su rival, el jet de negocios estadounidense Gulfstream G650 , puede alcanzar Mach 0.925, o 317.275 m / s (1.142.19 km / h; 616.733 kn; 709.72 mph) ^{[26] [28] [40] [41]}
• El avión de pasajeros más rápido que vuela actualmente es el Boeing 747 , que se dice que es capaz de volar a más de Mach 0.885, 303.555 m / s (1.092.80 km / h; 590.064 kn; 679.03 mph). Anteriormente, los más rápidos eran el Tupolev Tu-144 SST ruso (Unión Soviética) con problemas y de corta duración (Mach 2,35; igual a 806,05 m / s (2.901,8 km / h; 1.566,84 nudos; 1.803,1 mph)) y el Concorde francés / británico. , con una velocidad máxima de Mach 2,23 o 686 m / s (2,470 km / h; 1,333 kn; 1,530 mph) y una velocidad de crucero normal de Mach 2 o 320,705 m / s (1,154,54 km / h; 623,401 kn; 717,40 mph) . ^{[26] [38] [39]} Antes de ellos, el avión de pasajeros Convair 990 Coronado de la década de 1960 volaba a más de 600 mph (970 km / h; 520 kn; 270 m / s).

Artículo principal: Registro de velocidad aérea de vuelo

Propulsión

Avión sin motor

Artículo principal: aviones sin motor

Los planeadores son aviones más pesados ​​que el aire que no emplean propulsión una vez en el aire. El despegue puede ser lanzándose hacia adelante y hacia abajo desde una ubicación alta, o tirando hacia el aire con una cuerda de remolque, ya sea por un cabrestante o vehículo terrestre, o por un avión "remolcador" motorizado. Para que un planeador mantenga su velocidad de avance y sustentación, debe descender en relación con el aire (pero no necesariamente en relación con el suelo). Muchos planeadores pueden "remontarse", es decir , ganar altura debido a corrientes ascendentes como las corrientes térmicas. El primer ejemplo práctico y controlable fue diseñado y construido por el científico y pionero británico George Cayley , a quien muchos reconocen como el primer ingeniero aeronáutico. Ejemplos comunes de planeadores son planeadores , planeadoresy parapentes .

Los globos se desplazan con el viento, aunque normalmente el piloto puede controlar la altitud, ya sea calentando el aire o soltando lastre, dando cierto control direccional (ya que la dirección del viento cambia con la altitud). Un globo híbrido en forma de ala puede deslizarse direccionalmente al subir o bajar; pero un globo de forma esférica no tiene tal control direccional.

Las cometas son aeronaves ^[42] que están atadas al suelo u otro objeto (fijo o móvil) que mantiene la tensión en la cuerda o línea de la cometa ; dependen del viento virtual o real que sopla sobre y debajo de ellos para generar sustentación y resistencia. Los kytoons son híbridos de globo y cometa que se moldean y se amarran para obtener desviaciones de kite, y pueden ser más ligeros que el aire, flotantes neutrales o más pesados ​​que el aire.

Aviones propulsados

Artículo principal: Aviones propulsados

Los aviones propulsados ​​tienen una o más fuentes de energía mecánica a bordo, típicamente motores de aviones, aunque también se han utilizado caucho y mano de obra. La mayoría de los motores de aviones son motores alternativos ligeros o turbinas de gas . El combustible del motor se almacena en tanques, generalmente en las alas, pero los aviones más grandes también tienen tanques de combustible adicionales en el fuselaje .

Avión de hélice

Artículo principal: Aviones propulsados ​​§ Aviones de hélice

Un DeHavilland Twin Otter con motor turbohélice adaptado como hidroavión

Los aviones de hélice utilizan una o más hélices ( hélices de aire) para crear empuje hacia adelante. La hélice generalmente se monta delante de la fuente de energía en la configuración del tractor, pero se puede montar detrás en la configuración del empujador . Las variaciones del diseño de la hélice incluyen hélices contrarrotantes y ventiladores con conductos .

Se han utilizado muchos tipos de centrales eléctricas para impulsar hélices. Los primeros dirigibles utilizaban motores de vapor o de fuerza humana . El motor de pistón de combustión interna más práctico se usó para prácticamente todos los aviones de ala fija hasta la Segunda Guerra Mundial y todavía se usa en muchos aviones más pequeños. Algunos tipos usan motores de turbina para impulsar una hélice en forma de turbohélice o propfan . Se ha logrado el vuelo propulsado por humanos , pero no se ha convertido en un medio de transporte práctico. Los aviones y modelos no tripulados también han utilizado fuentes de energía como motores eléctricos y bandas de goma.

Avión a reacción

Artículo principal: Aviones a reacción

Lockheed Martin F-22A Raptor

Los aviones a reacción utilizan motores a reacción que respiran aire , que toman aire, queman combustible con él en una cámara de combustión y aceleran el escape hacia atrás para proporcionar empuje.

Las diferentes configuraciones de motores a reacción incluyen el turborreactor y el turboventilador , a veces con la adición de un postquemador . Aquellos sin turbomáquinas rotativas incluyen el chorro de pulso y el estatorreactor . Estos motores mecánicamente simples no producen empuje cuando están estacionados, por lo que la aeronave debe lanzarse a la velocidad de vuelo usando una catapulta, como la bomba voladora V-1 , o un cohete, por ejemplo. Otros tipos de motores incluyen el motorjet y el Pratt & Whitney J58 de doble ciclo .

En comparación con los motores que utilizan hélices, los motores a reacción pueden proporcionar un empuje mucho más alto, velocidades más altas y, por encima de los 40.000 pies (12.000 m), una mayor eficiencia. ^[43] También consumen mucho más combustible que los cohetes . Como consecuencia, casi todas las aeronaves grandes, de gran velocidad o gran altitud utilizan motores a reacción.

Rotorcraft

Artículo principal: Rotorcraft

Algunos helicópteros, como los helicópteros , tienen un rotor o ala rotatoria motorizada , donde el disco del rotor se puede inclinar ligeramente hacia adelante para que una parte de su sustentación se dirija hacia adelante. El rotor, como una hélice, puede ser impulsado por una variedad de métodos, como un motor de pistón o una turbina. Los experimentos también han utilizado toberas de chorro en las puntas de las palas del rotor .

Otros tipos de aviones propulsados

• Ocasionalmente se ha experimentado con aviones propulsados ​​por cohetes , y elcaza Messerschmitt Me 163 Komet incluso entró en acción en la Segunda Guerra Mundial. Desde entonces, han estado restringidos a aviones de investigación, como el norteamericano X-15 , que viajó al espacio donde los motores que respiran aire no pueden funcionar (los cohetes transportan su propio oxidante). Los cohetes se han utilizado con más frecuencia como complemento de la planta de energía principal, generalmente para el despegue asistido por cohetes de aviones muy cargados, pero también para proporcionar capacidad de tablero de alta velocidad en algunos diseños híbridos como el Saunders-Roe SR.53 .
• El ornitóptero obtiene empuje batiendo sus alas. Ha encontrado un uso práctico en un modelo de halcón utilizado para congelar animales de presa en silencio para que puedan ser capturados, y en pájaros de juguete.

Diseño y construcción

Las aeronaves se diseñan de acuerdo con muchos factores, como la demanda del cliente y el fabricante, los protocolos de seguridad y las limitaciones físicas y económicas. Para muchos tipos de aeronaves, el proceso de diseño está regulado por las autoridades nacionales de aeronavegabilidad.

Las partes clave de una aeronave generalmente se dividen en tres categorías:

• La estructura comprende los principales elementos portantes y equipos asociados.
• El sistema de propulsión (si está accionado) comprende la fuente de energía y el equipo asociado, como se describe anteriormente.
• La aviónica comprende los sistemas de control, navegación y comunicación, generalmente de naturaleza eléctrica.

Estructura

El enfoque del diseño estructural varía ampliamente entre los diferentes tipos de aeronaves. Algunos, como los parapentes, comprenden solo materiales flexibles que actúan en tensión y dependen de la presión aerodinámica para mantener su forma. De manera similar, un globo depende de la presión interna del gas, pero puede tener una canasta rígida o una góndola colgada debajo para transportar su carga útil. Las primeras aeronaves, incluidas las dirigibles , a menudo empleaban una cubierta de tela de aeronave dopada flexible para proporcionar una cubierta de aerosol razonablemente suave estirada sobre un marco rígido. Aviones posteriores empleados semi- monocascotécnicas, donde la piel de la aeronave es lo suficientemente rígida como para compartir gran parte de las cargas de vuelo. En un verdadero diseño monocasco no queda estructura interna. Con el reciente énfasis en la sostenibilidad, el cáñamo ha recibido algo de atención, ya que tiene una huella de carbono mucho más pequeña y 10 veces más fuerte que el acero, el cáñamo podría convertirse en el estándar de fabricación en el futuro. ^[44]

Las partes estructurales clave de una aeronave dependen del tipo que sea.

Aerostatos

Artículo principal: Aerostato

Los tipos más ligeros que el aire se caracterizan por una o más bolsas de gas, generalmente con una estructura de soporte de cables flexibles o un marco rígido llamado casco. Otros elementos como motores o una góndola también pueden unirse a la estructura de soporte.

Aerodynes

Fuselaje diagrama para un AgustaWestland AW101 helicóptero

Los tipos más pesados ​​que el aire se caracterizan por tener una o más alas y un fuselaje central . Por lo general, el fuselaje también lleva una cola o empenaje para estabilidad y control, y un tren de aterrizaje para despegue y aterrizaje. Los motores pueden estar ubicados en el fuselaje o en las alas. En un avión de ala fija, las alas están unidas rígidamente al fuselaje, mientras que en un helicóptero las alas están unidas a un eje vertical giratorio. Los diseños más pequeños a veces usan materiales flexibles para parte o toda la estructura, mantenidos en su lugar ya sea por un marco rígido o por presión de aire. Las partes fijas de la estructura comprenden el fuselaje .

Aviónica

Artículo principal: Aviónica

La aviónica comprende los sistemas de control de vuelo de la aeronave y el equipo relacionado, incluida la instrumentación de la cabina , la navegación, el radar , el monitoreo y los sistemas de comunicaciones .

Características de vuelo

Sobre de vuelo

Artículo principal: Sobre de vuelo

La envolvente de vuelo de una aeronave se refiere a sus capacidades de diseño aprobadas en términos de velocidad , factor de carga y altitud. ^{[45] [46]} El término también puede referirse a otras evaluaciones del desempeño de la aeronave, como la maniobrabilidad. Cuando se abusa de un avión, por ejemplo, al zambullirse a una velocidad demasiado alta, se dice que sale volando del sobre , algo que se considera temerario ya que se ha llevado más allá de los límites de diseño establecidos por el fabricante. Ir más allá del sobre puede tener un resultado conocido, como aleteo o entrada a un giro no recuperable (posibles razones del límite).

Rango

El Boeing 777-200LR es uno de los aviones de mayor alcance, capaz de realizar vuelos de más de la mitad del mundo.

Artículo principal: Gama (aeronáutica)

El rango es la distancia que una aeronave puede volar entre el despegue y el aterrizaje , limitada por el tiempo que puede permanecer en el aire.

Para una aeronave propulsada, el límite de tiempo está determinado por la carga de combustible y la tasa de consumo.

Para una aeronave sin propulsión, el tiempo máximo de vuelo está limitado por factores como las condiciones climáticas y la resistencia del piloto. Muchos tipos de aviones están restringidos a las horas del día, mientras que los globos están limitados por su suministro de gas de elevación. El rango puede verse como la velocidad de avance promedio multiplicada por el tiempo máximo en el aire.

El Airbus A350 es ahora el avión de pasajeros de mayor alcance.

Dinámica de vuelo

Artículo principal: Dinámica de vuelo (aviones de ala fija)

La dinámica de vuelo es la ciencia de la orientación y el control de los vehículos aéreos en tres dimensiones. Los tres parámetros críticos de dinámica de vuelo son los ángulos de rotación alrededor de tres ejes que pasan a través del vehículo centro de gravedad , conocido como terreno de juego , rollo , y de guiñada .

• El balanceo es una rotación sobre el eje longitudinal (equivalente al balanceo o escora de un barco) que da un movimiento de arriba hacia abajo de las puntas de las alas medido por el ángulo de balanceo o alabeo.
• El cabeceo es una rotación sobre el eje horizontal lateral que da un movimiento hacia arriba y hacia abajo del morro del avión medido por el ángulo de ataque .
• La guiñada es una rotación sobre el eje vertical que da un movimiento de lado a lado de la nariz conocido como deslizamiento lateral.

La dinámica de vuelo se ocupa de la estabilidad y el control de la rotación de una aeronave alrededor de cada uno de estos ejes.

Estabilidad

El empenaje de un Boeing 747-200

Una aeronave que es inestable tiende a desviarse de su trayectoria de vuelo prevista y, por lo tanto, es difícil de volar. Un avión muy estable tiende a permanecer en su trayectoria de vuelo y es difícil de maniobrar. Por lo tanto, es importante que cualquier diseño logre el grado de estabilidad deseado. Desde el uso generalizado de computadoras digitales, es cada vez más común que los diseños sean inherentemente inestables y dependan de sistemas de control computarizados para proporcionar estabilidad artificial.

Un ala fija es típicamente inestable en cabeceo, balanceo y guiñada. Las estabilidades de cabeceo y guiñada de los diseños convencionales de alas fijas requieren estabilizadores horizontales y verticales , ^{[47] [48]} que actúan de manera similar a las plumas de una flecha. ^[49] Estas superficies estabilizadoras permiten el equilibrio de las fuerzas aerodinámicas y estabilizan la dinámica de vuelo de cabeceo y guiñada. ^{[47] [48]} Por lo general, se montan en la sección de cola ( empenaje ), aunque en el diseño del canard , el ala de popa principal reemplaza el plano de proa del canard como estabilizador de cabeceo. Aviones en tándem con alas y sin cola confiar en la misma regla general para lograr la estabilidad, siendo la superficie de popa la estabilizadora.

Un ala giratoria suele ser inestable en guiñada, lo que requiere un estabilizador vertical.

Un globo suele ser muy estable en cabeceo y balanceo debido a la forma en que la carga útil se coloca debajo del centro de elevación.

Control

Las superficies de control de vuelo permiten al piloto controlar la actitud de vuelo de una aeronave y, por lo general, forman parte del ala o están montadas o integradas en la superficie estabilizadora asociada. Su desarrollo fue un avance crítico en la historia de las aeronaves, que hasta ese momento había sido incontrolable en vuelo.

Los ingenieros aeroespaciales desarrollan sistemas de control para la orientación (actitud) de un vehículo sobre su centro de masa . Los sistemas de control incluyen actuadores, que ejercen fuerzas en varias direcciones y generan fuerzas o momentos de rotación alrededor del centro aerodinámico de la aeronave y, por lo tanto, hacen girar la aeronave en cabeceo, balanceo o guiñada. Por ejemplo, un momento de cabeceo es una fuerza vertical aplicada a una distancia hacia adelante o hacia atrás del centro aerodinámico de la aeronave, lo que hace que la aeronave se incline hacia arriba o hacia abajo. Los sistemas de control también se utilizan a veces para aumentar o reducir la resistencia, por ejemplo, para reducir la velocidad del avión a una velocidad segura para el aterrizaje.

Las dos fuerzas aerodinámicas principales que actúan sobre cualquier avión son la elevación que lo sostiene en el aire y el arrastre oponiéndose a su movimiento. También se pueden usar superficies de control u otras técnicas para afectar estas fuerzas directamente, sin inducir ninguna rotación.

Impactos del uso de aeronaves

Artículo principal: Impacto ambiental de la aviación

Las aeronaves permiten viajes de larga distancia y alta velocidad y pueden ser un modo de transporte más eficiente en combustible en algunas circunstancias. Sin embargo, las aeronaves tienen impactos ambientales y climáticos más allá de las consideraciones de eficiencia de combustible. También son relativamente ruidosos en comparación con otras formas de viaje y los aviones de gran altitud generan estelas de condensación , que la evidencia experimental sugiere que pueden alterar los patrones climáticos .

Usos para aviones

Los aviones se fabrican en varios tipos diferentes optimizados para diversos usos; aviones militares , que incluyen no solo tipos de combate, sino muchos tipos de aviones de apoyo, y aviones civiles , que incluyen todos los tipos no militares, experimentales y modelo.

Militar

Boeing B-17E en vuelo

Artículo principal: aviones militares

Una aeronave militar es cualquier aeronave que sea operada por un servicio armado legal o insurreccional de cualquier tipo. ^[50] Los aviones militares pueden ser de combate o no de combate:

• Los aviones de combate son aviones diseñados para destruir equipos enemigos utilizando su propio armamento. ^[50] Los aviones de combate se dividen ampliamente en cazas y bombarderos , con varios tipos intermedios, como cazabombarderos y aviones de ataque , incluidos helicópteros de ataque .
• Los aviones que no son de combate no están diseñados para el combate como su función principal, pero pueden llevar armas para la autodefensa. Los roles que no son de combate incluyen búsqueda y rescate, reconocimiento, observación, transporte, entrenamiento y reabastecimiento aéreo . Estos aviones son a menudo variantes de aviones civiles.

La mayoría de los aviones militares son de tipo más pesado que el aire. Otros tipos, como planeadores y globos, también se han utilizado como aviones militares; por ejemplo, los globos se utilizaron para la observación durante la Guerra Civil Estadounidense y la Primera Guerra Mundial , y los planeadores militares se utilizaron durante la Segunda Guerra Mundial para desembarcar tropas.

Civil

Helicóptero Agusta A109 del servicio de rescate aéreo suizo

Artículo principal: aviación civil

Las aeronaves civiles se dividen en tipos comerciales y generales , sin embargo, existen algunas superposiciones.

Los aviones comerciales incluyen tipos diseñados para vuelos de líneas aéreas regulares y chárter, que transportan pasajeros, correo y otra carga . Los tipos de transporte de pasajeros más grandes son los aviones de pasajeros, los más grandes de los cuales son aviones de fuselaje ancho . Algunos de los tipos más pequeños también se utilizan en la aviación general , y algunos de los tipos más grandes se utilizan como aviones VIP .

La aviación general es una solución general que cubre otros tipos de uso privado (donde no se paga al piloto por tiempo o gastos) y uso comercial, y que involucra una amplia gama de tipos de aeronaves, como jets de negocios (bizjets) , entrenadores , construidos en casa , planeadores , pájaros de guerra y globos aerostáticos, por nombrar algunos. La gran mayoría de los aviones de hoy son tipos de aviación general.

Experimental

Artículo principal: Avión experimental

Una aeronave experimental es aquella que no ha sido completamente probada en vuelo, o que lleva un Certificado de Aeronavegabilidad Especial , llamado Certificado Experimental en el lenguaje de los Estados Unidos. Esto a menudo implica que la aeronave está probando nuevas tecnologías aeroespaciales, aunque el término también se refiere a aeronaves construidas por aficionados y en kit, muchas de las cuales se basan en diseños probados.

Un modelo de avión, que pesa seis gramos.

Modelo

Artículo principal: Modelo de avión

Un modelo de avión es un tipo pequeño no tripulado hecho para volar por diversión, para exhibición estática, para investigación aerodinámica o para otros propósitos. Un modelo a escala es una réplica de un diseño más grande.

Ver también

Listas

• Máquinas voladoras tempranas
• Registro de altitud de vuelo
• Lista de aviones
• Lista de aeronaves civiles
• Lista de aviones de combate
• Lista de aviones individuales
• Lista de aviones grandes
• Lista de términos aeronáuticos, aeroespaciales y de aviación

Temas

• Secuestro de aeronaves
• Avistamiento de aeronaves
• Control de tráfico aéreo
• Aeropuerto
• Carro volador
• Vehículo aéreo personal
• Paracaídas motorizado
• Astronave
• Avión espacial

Referencias

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Enlaces externos

Busque aviones en Wiktionary, el diccionario gratuito.

Wikimedia Commons tiene medios relacionados con Aeronaves .

Historia

• La evolución de las aeronaves modernas (NASA)
• Museo virtual
• Smithsonian Air and Space Museum  : colección en línea con un enfoque particular en la historia de las aeronaves y las naves espaciales
• Amazing Early Flying Machines Archivado el 13 de diciembre de 2009 en la presentación de diapositivas Wayback Machine por la revista Life

Información

• Airliners.net
• Diccionario de aviación Términos, frases y jergas de aviación gratuitos
• Página de aviación de New Scientist