Un avión de ala fija es una máquina voladora más pesada que el aire , como un avión , que es capaz de volar usando alas que generan sustentación causada por la velocidad del aire hacia adelante del avión y la forma de las alas . Los aviones de ala fija son distintos de los aviones de ala giratoria (en los que las alas forman un rotor montado en un eje giratorio o "mástil") y los ornitópteros (en los que las alas se agitan de manera similar a la de un pájaro ). Las alas de un avión de ala fija no son necesariamente rígidas; cometas,ala delta , aviones de ala de barrido variable y aviones que utilizan la transformación del ala son ejemplos de aviones de ala fija.
Los aviones de ala fija que se deslizan , incluidos los planeadores de vuelo libre de varios tipos y las cometas atadas , pueden usar aire en movimiento para ganar altitud . Los aviones propulsados de ala fija (aeroplanos) que obtienen el empuje hacia adelante de un motor incluyen parapentes propulsados , ala delta propulsados y algunos vehículos de efecto suelo . La mayoría de las aeronaves de ala fija son piloteadas por un piloto a bordo de la nave, pero algunas están diseñadas específicamente para no ser tripuladas y controladas de forma remota o autónoma (utilizando computadoras a bordo).
Historia [ editar ]
Cometas tempranas [ editar ]
Las cometas se utilizaron hace aproximadamente 2.800 años en China , donde los materiales ideales para la construcción de cometas estaban fácilmente disponibles. Algunos autores sostienen que las cometas de hojas se volaban mucho antes en lo que ahora es Sulawesi, basándose en su interpretación de las pinturas rupestres de la isla Muna frente a Sulawesi . [1] Por al menos 549 d. C. se volaban cometas de papel, como se registró en ese año se utilizó una cometa de papel como mensaje para una misión de rescate. [2] Las fuentes chinas antiguas y medievales enumeran otros usos de las cometas para medir distancias, probar el viento, levantar hombres, señalizar y comunicarse para operaciones militares. [2]
Las historias de cometas fueron traídas a Europa por Marco Polo a finales del siglo XIII, y las cometas fueron traídas por marineros de Japón y Malasia en los siglos XVI y XVII. [3] Aunque inicialmente se consideraron meras curiosidades, en los siglos XVIII y XIX las cometas se utilizaban como vehículos para la investigación científica. [3]
Planeadores y modelos propulsados [ editar ]
Alrededor del 400 a. C. en Grecia , se dice que Arquitas diseñó y construyó el primer dispositivo volador autopropulsado artificial, un modelo con forma de pájaro propulsado por un chorro de lo que probablemente era vapor, que se dice que había volado unos 200 m (660 pies). . [4] [5] Es posible que esta máquina haya sido suspendida durante su vuelo. [6] [7]
Uno de los primeros intentos supuestos con planeadores fue el monje del siglo XI Eilmer de Malmesbury , que terminó en un fracaso. Un relato del siglo XVII afirma que el poeta del siglo IX Abbas Ibn Firnas hizo un intento similar, aunque ninguna fuente anterior registra este evento. [8]
En 1799, Sir George Cayley estableció el concepto del avión moderno como una máquina voladora de ala fija con sistemas separados para elevación, propulsión y control. [9] [10] Cayley estaba construyendo y volando modelos de aviones de ala fija desde 1803, y construyó un exitoso planeador para pasajeros en 1853. [11] En 1856, el francés Jean-Marie Le Bris hizo el primer vuelo, al tener su planeador "L'Albatros artificiel" tirado por un caballo en una playa. [ cita requerida ] En 1884, el estadounidense John J. Montgomeryrealizó vuelos controlados en un planeador como parte de una serie de planeadores construidos entre 1883-1886. [12] Otros aviadores que hicieron vuelos similares en ese momento fueron Otto Lilienthal , Percy Pilcher y los protegidos de Octave Chanute .
En la década de 1890, Lawrence Hargrave realizó una investigación sobre las estructuras de las alas y desarrolló una cometa de caja que levantaba el peso de un hombre. Sus diseños de cometas de caja fueron ampliamente adoptados. Aunque también desarrolló un tipo de motor de avión rotativo, no creó ni piloteó un avión propulsado de ala fija. [13]
Vuelo propulsado [ editar ]
Sir Hiram Maxim construyó una nave que pesaba 3,5 toneladas, con una envergadura de 110 pies (34 metros) que funcionaba con dos motores de vapor de 360 caballos de fuerza (270 kW) que impulsaban dos hélices. En 1894, su máquina fue probada con rieles elevados para evitar que se elevara. La prueba mostró que tenía suficiente sustentación para despegar. La nave era incontrolable, lo que Maxim, se presume, se dio cuenta, porque posteriormente abandonó el trabajo en ella. [14]
Los vuelos de los hermanos Wright en 1903 con su Flyer I son reconocidos por la Fédération Aéronautique Internationale (FAI), el organismo de establecimiento de normas y mantenimiento de registros para la aeronáutica , como "el primer vuelo sostenido y controlado más pesado que el aire". [15] En 1905, el Wright Flyer III era capaz de realizar un vuelo estable y totalmente controlable durante períodos sustanciales.
En 1906, el inventor brasileño Alberto Santos Dumont diseñó, construyó y pilotó un avión que estableció el primer récord mundial reconocido por el Aéro-Club de France al volar los 14 bis 220 metros (720 pies) en menos de 22 segundos. [16] El vuelo fue certificado por la FAI. [17]
El diseño de Bleriot VIII de 1908 fue un diseño de avión temprano que tenía la configuración de tractor monoplano moderno . Tenía superficies de cola móviles que controlaban tanto la guiñada como el cabeceo, una forma de control de balanceo suministrada por alabeo o alerones y controlada por su piloto con un joystick y una barra de timón. Fue un importante predecesor de su último avión Bleriot XI Channel -crucero del verano de 1909. [18]
Primera Guerra Mundial [ editar ]
La Primera Guerra Mundial sirvió como banco de pruebas para el uso del avión como arma. Las aeronaves demostraron su potencial como plataformas de observación móviles, luego demostraron ser máquinas de guerra capaces de causar bajas al enemigo. La primera victoria aérea conocida con un avión de combate armado con ametralladora sincronizada ocurrió en 1915, por el Luftstreitkräfte Leutnant alemán Kurt Wintgens . Aparecieron ases de luchadores ; el mayor (por número de victorias aéreas) fue Manfred von Richthofen .
Después de la Primera Guerra Mundial, la tecnología aeronáutica siguió desarrollándose. Alcock y Brown cruzaron el Atlántico sin escalas por primera vez en 1919. Los primeros vuelos comerciales se realizaron entre Estados Unidos y Canadá en 1919.
La aviación de entreguerras en la "Edad de Oro" [ editar ]
La llamada Edad de Oro de la Aviación ocurrió entre las dos Guerras Mundiales, durante las cuales se actualizaron las interpretaciones de los avances anteriores, como con el pionero de Hugo Junkers de las estructuras de avión totalmente metálicas en 1915 que condujeron a aviones gigantes multimotor de hasta 60 metros o más. tamaños de envergadura a principios de la década de 1930, adopción del motor radial principalmente refrigerado por aire como un práctico motor de avión junto con potentes motores de aviación V-12 refrigerados por líquido, y casos cada vez mayores de intentos de vuelo de larga distancia, como con un Vickers Vimy en 1919 , seguido sólo meses después por el vuelo transatlántico NC-4 de la Marina de los Estados Unidos ; culminando en mayo de 1927 conEl vuelo transatlántico en solitario de Charles Lindbergh en el Spirit of St. Louis impulsa intentos de vuelo cada vez más largos, lo que abre el camino para que los vuelos de larga distancia del futuro se conviertan en algo común.
Segunda Guerra Mundial [ editar ]
Los aviones tuvieron presencia en todas las grandes batallas de la Segunda Guerra Mundial. Fueron un componente esencial de las estrategias militares de la época, como la Blitzkrieg alemana o las campañas de portaaviones estadounidenses y japoneses del Pacífico.
Los planeadores militares se desarrollaron y utilizaron en varias campañas, pero no se utilizaron ampliamente debido a la alta tasa de víctimas que se encuentran con frecuencia. La cometa de rotor Focke-Achgelis Fa 330 Bachstelze (Wagtail) de 1942 fue notable por su uso por submarinos alemanes.
Antes y durante la guerra, los diseñadores británicos y alemanes estaban desarrollando motores a reacción para propulsar aviones. El primer avión a reacción en volar, en 1939, fue el alemán Heinkel He 178 . En 1943, el primer caza a reacción operativo, el Messerschmitt Me 262 , entró en servicio con la Luftwaffe alemana y, más tarde, en la guerra, el Meteorito británico Gloster entró en servicio pero nunca entró en acción: las velocidades aéreas máximas de los aviones para esa época alcanzaron los 1.130 km. / h (702 mph), con el vuelo récord no oficial de principios de julio de 1944 del prototipo de cohete de combate alemán Me 163B V18 . [19]
Posguerra [ editar ]
En octubre de 1947, el Bell X-1 fue el primer avión en superar la velocidad del sonido. [20]
En 1948-1949, los aviones transportaron suministros durante el bloqueo de Berlín . Durante la Guerra Fría se produjeron nuevos tipos de aviones, como el B-52 .
El primer avión de pasajeros , el De Havilland Comet , se introdujo en 1952, seguido por el Tupolev Tu-104 soviético en 1956. El Boeing 707 , el primer avión comercial de gran éxito, estuvo en servicio comercial durante más de 50 años, desde 1958 hasta 2010. El Boeing 747 fue el avión de pasajeros más grande del mundo desde 1970 hasta que fue superado por el Airbus A380 en 2005.
Clases de aviones de ala fija [ editar ]
Avión / avión [ editar ]
Un avión (también conocido como avión o simplemente avión ) es un avión propulsado de ala fija que se impulsa hacia adelante mediante el empuje de un motor a reacción o una hélice . Los aviones vienen en una variedad de tamaños, formas y configuraciones de alas. El amplio espectro de usos de los aviones incluye recreación, transporte de bienes y personas, militares e investigación.
Hidroavión [ editar ]
Un hidroavión es un avión de ala fija capaz de despegar y aterrizar ( posarse ) en el agua. Los hidroaviones que también pueden operar desde tierra firme son una subclase llamada aviones anfibios . Estos aviones a veces se llamaban hidroaviones . [21] hidroaviones y anfibios se dividen generalmente en dos categorías en función de sus características tecnológicas: hidroaviones y barcos voladores .
- Un hidroavión es similar en diseño general a un avión terrestre, con un fuselaje generalmente sin modificaciones en comparación con su versión de avión terrestre, excepto que las ruedas en la base del tren de aterrizaje son reemplazadas por flotadores , lo que permite que la nave opere desde el agua en lugar de hacerlo. que de tierra firme.
- Un barco de vuelo es un hidroavión con un estanca casco que forma las zonas inferiores (ventral) de su fuselaje, descansando directamente sobre la superficie del agua. Se diferencia de un hidroavión , ya que no necesita flotadores adicionales para flotar, aunque puede tener pequeños flotadores bajo las alas o el fuselaje de montaje sponsons para estabilizarlo en el agua. Los hidroaviones grandes suelen ser hidroaviones, y la mayoría de los diseños de aviones anfibios clásicos utilizan algún tipo de diseño de hidroaviones para su fuselaje / casco.
Planeadores motorizados [ editar ]
Muchas formas de planeador (ver más abajo) pueden modificarse agregando una pequeña planta de energía. Éstas incluyen:
- Planeador Motor - un convencional planeador o planeador con una planta de energía auxiliar que puede utilizarse cuando en vuelo para aumentar el rendimiento.
- Ala delta con motor : un ala delta con una planta de energía añadida.
- Paracaídas motorizado : un paracaídas tipo parapente con un fuselaje, asiento, tren de aterrizaje y planta de energía integrados que cuelgan debajo.
- Parapente o paramotor motorizado : un parapente con una central eléctrica suspendida detrás del piloto.
Vehículo de efecto suelo [ editar ]
Un vehículo de efecto suelo (GEV) es una nave que logra un vuelo nivelado cerca de la superficie de la tierra, haciendo uso del efecto suelo , una interacción aerodinámica entre las alas y la superficie de la tierra. Algunos GEV pueden volar más alto fuera del efecto suelo (OGE) cuando sea necesario; estos se clasifican como aviones propulsados de ala fija. [22]
Planeador [ editar ]
Un planeador es una nave más pesada que el aire que se sostiene en vuelo por la reacción dinámica del aire contra sus superficies de elevación, y cuyo vuelo libre no depende de un motor. Un planeador es un planeador de ala fija diseñado para planear, la capacidad de ganar altura en corrientes de aire ascendentes y volar durante largos períodos.
Los planeadores se utilizan principalmente para la recreación, pero también se han utilizado para otros fines, como la investigación aerodinámica, la guerra y la recuperación de naves espaciales.
Un planeador a motor tiene un motor para extender su rendimiento y algunos tienen motores lo suficientemente potentes para despegar, pero el motor no se usa en vuelo normal.
Como es el caso de los aviones, existe una amplia variedad de tipos de planeadores que se diferencian en la construcción de sus alas, eficiencia aerodinámica, ubicación del piloto y controles. Quizás el tipo más familiar es el avión de papel de juguete .
Los planeadores grandes suelen ser lanzados por un avión de remolque o por un cabrestante. Los planeadores militares se han utilizado en la guerra para enviar tropas de asalto, y los planeadores especializados se han utilizado en la investigación atmosférica y aerodinámica . Aviones propulsados por cohetes y aviones espaciales también han hecho aterrizajes sin motor.
Los planeadores y planeadores que se utilizan para el deporte del vuelo sin motor tienen una alta eficiencia aerodinámica. La relación más alta de elevación a arrastre es 70: 1, aunque 50: 1 es más común. Después del lanzamiento, se obtiene más energía mediante la hábil explotación del aire ascendente en la atmósfera. Se han logrado vuelos de miles de kilómetros a velocidades medias superiores a los 200 km / h.
Los aviones sin motor más numerosos son los aviones de papel , un tipo de planeador hecho a mano. Al igual que los planeadores y los parapentes, se lanzan con el pie y, en general, son más lentos, más pequeños y menos costosos que los planeadores. Los parapentes suelen tener alas flexibles a las que se les da forma mediante un marco, aunque algunos tienen alas rígidas. Los parapentes y los aviones de papel no tienen marcos en sus alas.
Los planeadores y los planeadores pueden compartir una serie de características en común con los aviones propulsados, incluidos muchos de los mismos tipos de estructuras de fuselaje y alas. Por ejemplo, el Horten H.IV era un planeador de alas voladoras sin cola, y el orbitador del Transbordador Espacial con forma de ala delta volaba de manera muy similar a un planeador convencional en la atmósfera inferior. Muchos planeadores también utilizan controles e instrumentos similares a los de las naves motorizadas.
Tipos de planeador [ editar ]
La principal aplicación actual de los planeadores es el deporte y la recreación.
Planeador [ editar ]
Los planeadores se desarrollaron a partir de la década de 1920 con fines recreativos. A medida que los pilotos empezaron a entender cómo utilizar el aire ascendente, se desarrollaron planeadores de planeadores con una alta relación de sustentación a arrastre . Estos permitieron planeos más largos hasta la siguiente fuente de " sustentación ", y así aumentaron sus posibilidades de volar largas distancias. Esto dio lugar al popular deporte del vuelo sin motor .
Los primeros planeadores se construían principalmente de madera y metal, pero la mayoría de los planeadores ahora usan materiales compuestos que incorporan fibras de vidrio, carbono o aramida . Para minimizar la resistencia , estos tipos tienen un fuselaje aerodinámico y alas largas y estrechas que tienen una relación de aspecto alta . Hay planeadores de un solo asiento y de dos asientos disponibles.
Inicialmente, el entrenamiento se realizaba mediante breves "saltos" en planeadores primarios, que son aviones muy básicos sin cabina y con un mínimo de instrumentos. [23] Desde poco tiempo después de la Segunda Guerra Mundial, el entrenamiento siempre se ha realizado en planeadores biplaza de control dual, pero los biplazas de alto rendimiento también se utilizan para compartir la carga de trabajo y el disfrute de vuelos largos. Originalmente se usaban patines para aterrizar, pero la mayoría ahora aterrizan sobre ruedas, a menudo retráctiles. Algunos planeadores, conocidos como planeadores a motor , están diseñados para vuelos sin motor, pero pueden desplegar motores de pistón , rotativos , a reacción o eléctricos . [24]Los planeadores son clasificados por la FAI para las competiciones en clases de competición de planeadores principalmente sobre la base de la envergadura y los flaps.
La FAI ha definido una clase de planeadores ultraligeros, incluidos algunos conocidos como planeadores microlift y algunos conocidos como "sillas de aire", basándose en un peso máximo. Son lo suficientemente livianos como para transportarlos fácilmente y se pueden volar sin licencia en algunos países. Los planeadores ultraligeros tienen un rendimiento similar al de los ala delta , pero ofrecen cierta seguridad adicional en caso de colisión, ya que el piloto puede estar sujeto a un asiento vertical dentro de una estructura deformable. El aterrizaje suele realizarse sobre una o dos ruedas, lo que distingue a estas embarcaciones de los parapentes. Varios planeadores ultraligeros comerciales han ido y venido, pero la mayor parte del desarrollo actual es realizado por diseñadores individuales y constructores de viviendas.
Planeadores militares [ editar ]
Los planeadores militares se utilizaron durante la Segunda Guerra Mundial para transportar tropas ( infantería de planeadores ) y equipo pesado a las zonas de combate. Los planeadores fueron remolcados en el aire y la mayor parte del camino hasta su objetivo por aviones de transporte militar, por ejemplo, C-47 Dakota , o por bombarderos que habían sido relegados a actividades secundarias, por ejemplo, Short Stirling.. Una vez liberados del remolque cerca del objetivo, aterrizaron lo más cerca posible del objetivo. La ventaja sobre los paracaidistas era que se podía desembarcar equipo pesado y que las tropas se reunían rápidamente en lugar de dispersarse en una zona de lanzamiento. Los planeadores fueron tratados como desechables, lo que llevó a la construcción con materiales comunes y económicos como la madera, aunque algunos fueron recuperados y reutilizados. En el momento de la Guerra de Corea , los aviones de transporte también se habían vuelto más grandes y más eficientes, de modo que incluso los tanques ligeros podían caer en paracaídas, lo que hacía que los planeadores cayeran en desgracia.
Planeadores de investigación [ editar ]
Incluso después del desarrollo de los aviones propulsados, los planeadores continuaron utilizándose para la investigación de la aviación . El ala flexible Paresev Rogallo de la NASA se desarrolló originalmente para investigar métodos alternativos de recuperación de naves espaciales. Aunque esta aplicación fue abandonada, la publicidad inspiró a los aficionados a adaptar el perfil aerodinámico de ala flexible para los parapentes modernos.
La investigación inicial sobre muchos tipos de aeronaves de ala fija, incluidas las alas voladoras y los cuerpos de elevación, también se llevó a cabo utilizando prototipos sin motor.
Ala delta [ editar ]
Un ala delta es un avión planeador en el que el piloto está instalado en un arnés suspendido de la estructura del avión y ejerce el control cambiando el peso corporal en oposición a un marco de control. La mayoría de los parapentes modernos están hechos de una aleación de aluminio o un ala de tela con marco compuesto . Los pilotos tienen la capacidad de volar durante horas, ganar miles de metros de altitud en corrientes térmicas ascendentes, realizar acrobacias aéreas y deslizarse a campo traviesa durante cientos de kilómetros.
Parapente [ editar ]
Un parapente es un planeador ligero, de vuelo libre y lanzado con el pie sin una estructura primaria rígida. [25] El piloto se sienta en un arnés suspendido debajo de un ala de tela hueca cuya forma está formada por sus líneas de suspensión, la presión del aire que ingresa a las rejillas de ventilación en la parte delantera del ala y las fuerzas aerodinámicas del aire que fluye hacia el exterior. El parapente suele ser una actividad recreativa.
Planeadores no tripulados [ editar ]
Un avión de papel es un avión de juguete (generalmente un planeador) hecho de papel o cartón.
Los modelos de aviones planeadores son modelos de aviones que utilizan materiales ligeros como el poliestireno y la madera de balsa . Los diseños van desde simples planeadores hasta modelos a escala precisos , algunos de los cuales pueden ser muy grandes.
Las bombas de planeo son bombas con superficies aerodinámicas que permiten una trayectoria de vuelo de planeo en lugar de una balística. Esto permite que el avión que lo transporta ataque a distancia a un objetivo fuertemente defendido.
Cometa [ editar ]
Una cometa es un avión atado a un punto fijo para que el viento sople sobre sus alas. [26] La sustentación se genera cuando el aire fluye sobre el ala de la cometa, produciendo baja presión sobre el ala y alta presión debajo de ella, y desviando el flujo de aire hacia abajo. Esta desviación también genera un arrastre horizontal en la dirección del viento. El vector de fuerza resultante de los componentes de fuerza de sustentación y arrastre se opone a la tensión de una o más líneas de cuerda o ataduras unidas al ala.
Las cometas se vuelan principalmente con fines recreativos, pero tienen muchos otros usos. Los primeros pioneros como los hermanos Wright y JW Dunne a veces volaron un avión como una cometa para desarrollarlo y confirmar sus características de vuelo, antes de agregar un motor y controles de vuelo, y volarlo como un avión.
Usos [ editar ]
Aplicaciones militares [ editar ]
Las cometas se han utilizado para señalización, entrega de municiones y observación , elevando un observador sobre el campo de batalla y utilizando fotografía aérea de cometas .
Ciencia y meteorología [ editar ]
Las cometas se han utilizado con fines científicos, como el famoso experimento de Benjamin Franklin que demuestra que los rayos son electricidad . Las cometas fueron los precursores de los aviones tradicionales y fueron fundamentales en el desarrollo de las primeras naves voladoras. Alexander Graham Bell experimentó con cometas muy grandes para levantar hombres , al igual que los hermanos Wright y Lawrence Hargrave . Las cometas tuvieron un papel histórico en el levantamiento de instrumentos científicos para medir las condiciones atmosféricas para el pronóstico del tiempo .
Antenas de radio y balizas de luz [ editar ]
Las cometas se pueden utilizar para transportar antenas de radio. Este método se utilizó para la estación receptora de la primera transmisión transatlántica de Marconi . Los globos cautivos pueden ser más convenientes para tales experimentos, porque las antenas transportadas por cometas requieren mucho viento, lo que no siempre es posible con equipo pesado y un conductor de tierra.
Las cometas se pueden utilizar para llevar efectos de luz como palos de luz o luces que funcionan con pilas.
Tracción de cometas [ editar ]
Las cometas se pueden utilizar para tirar de personas y vehículos a favor del viento. Las cometas de tipo foil eficientes , como las cometas a motor , también se pueden utilizar para navegar en ceñida según los mismos principios que utilizan otras embarcaciones de vela, siempre que las fuerzas laterales en el suelo o en el agua se redirijan como con las quillas, tableros centrales, ruedas y cuchillas de hielo de las embarcaciones tradicionales de vela. En las últimas dos décadas, varios deportes de kitesurf se han vuelto populares, como el kite buggying, el kite landboard, el kitesurf y el kitesurf. El kite de nieve también se ha vuelto popular.
La navegación con cometas abre varias posibilidades no disponibles en la navegación tradicional:
- Las velocidades del viento son mayores a mayores altitudes
- Las cometas se pueden maniobrar dinámicamente, lo que aumenta drásticamente la fuerza disponible.
- No es necesario que las estructuras mecánicas resistan las fuerzas de flexión; los vehículos o cascos pueden ser muy ligeros o prescindir por completo
Generación de energía [ editar ]
Más de cien participantes están llevando a cabo proyectos de investigación y desarrollo conceptual para investigar el uso de cometas en el aprovechamiento de las corrientes de viento a gran altitud para la generación de electricidad. [27]
Usos culturales [ editar ]
Los festivales de cometas son una forma popular de entretenimiento en todo el mundo. Incluyen eventos locales, festivales tradicionales y los principales festivales internacionales.
Diseños [ editar ]
- Cometa de las Bermudas
- Cometa arqueada , por ejemplo, Rokkaku
- Cometa celular o de caja
- Chapi-chapi
- Cometa delta
- Foil , parafoil o bow kite
- Cometa malaya ver también wau bulan
- Cometa tetraédrica
Tipos [ editar ]
- Cometa de poliestireno expandido
- Cometa de combate
- Cometa de interior
- Cometa inflable de una sola línea
- Kytoon
- Cometa para levantar hombres
- Cometa de parapente rogallo
- Cometa acrobática (deportiva)
- Cometa de agua
Características [ editar ]
Fuselaje [ editar ]
Las partes estructurales de un avión de ala fija se denominan fuselaje. Las piezas presentes pueden variar según el tipo y el propósito de la aeronave. Los primeros tipos solían estar hechos de madera con superficies de ala de tela. Cuando los motores estuvieron disponibles para un vuelo propulsado hace unos cien años, sus soportes estaban hechos de metal. Luego, a medida que aumentaban las velocidades, más y más piezas se volvían metálicas hasta que al final de la Segunda Guerra Mundial los aviones totalmente metálicos eran comunes. En los tiempos modernos, se ha hecho un uso cada vez mayor de materiales compuestos.
Las piezas estructurales típicas incluyen:
- Una o más alas horizontales grandes , a menudo con forma de sección transversal de perfil aerodinámico . El ala desvía el aire hacia abajo a medida que la aeronave avanza, generando una fuerza de elevación para sostenerla en vuelo. El ala también proporciona estabilidad en balanceo para evitar que la aeronave se mueva hacia la izquierda o hacia la derecha en vuelo constante.
- Un fuselaje , un cuerpo largo y delgado, generalmente con extremos ahusados o redondeados para que su forma sea aerodinámicamente suave. El fuselaje se une a las otras partes del fuselaje y generalmente contiene cosas importantes como el piloto, la carga útil y los sistemas de vuelo.
- Un estabilizador o aleta vertical es una superficie en forma de ala vertical montada en la parte trasera del avión y que generalmente sobresale por encima de él. La aleta estabiliza la guiñada del avión (girar a la izquierda o derecha) y monta el timón que controla su rotación a lo largo de ese eje.
- Un estabilizador horizontal , generalmente montado en la cola cerca del estabilizador vertical. El estabilizador horizontal se utiliza para estabilizar del avión pitch (inclinación hacia arriba o hacia abajo) y montajes de los ascensores que proporcionan control de paso.
- Tren de aterrizaje , un juego de ruedas, patines o flotadores que sostienen el avión mientras está en la superficie. En hidroaviones, la parte inferior del fuselaje o flotadores (pontones) lo sostienen mientras está en el agua. En algunos aviones, el tren de aterrizaje se retrae durante el vuelo para reducir la resistencia.
Alas [ editar ]
Las alas de un avión de ala fija son planos estáticos que se extienden a ambos lados del avión. Cuando la aeronave se desplaza hacia adelante, el aire fluye sobre las alas, que están configuradas para crear sustentación.
Estructura del ala [ editar ]
Las cometas y algunos planeadores y aviones livianos tienen superficies de alas flexibles que se estiran a lo largo de un marco y se vuelven rígidas por las fuerzas de elevación ejercidas por el flujo de aire sobre ellas. Los aviones más grandes tienen superficies de ala rígidas que proporcionan resistencia adicional.
Ya sean flexibles o rígidas, la mayoría de las alas tienen un marco fuerte para darles su forma y transferir sustentación desde la superficie del ala al resto de la aeronave. Los elementos estructurales principales son uno o más largueros que van desde la raíz hasta la punta, y muchas nervaduras que van desde el borde delantero (delantero) hasta el borde trasero (trasero).
Los primeros motores de los aviones tenían poca potencia y el peso ligero era muy importante. Además, las primeras secciones del perfil aerodinámico eran muy delgadas y no podían tener un marco resistente instalado en su interior. Entonces, hasta la década de 1930, la mayoría de las alas eran demasiado livianas para tener suficiente resistencia y se agregaron puntales y cables de refuerzo externos. Cuando la potencia disponible del motor aumentó durante las décadas de 1920 y 1930, las alas se pudieron hacer lo suficientemente pesadas y fuertes como para que ya no se necesitaran refuerzos. Este tipo de ala sin refuerzos se llama ala en voladizo.
Configuración del ala [ editar ]
El número y la forma de las alas varían mucho según los diferentes tipos. Un plano de ala dado puede ser de envergadura completo o dividido por un fuselaje central en alas de babor (izquierda) y estribor (derecha). Ocasionalmente, incluso más, se han usado alas, y el triplano de tres alas alcanzó cierta fama en la Primera Guerra Mundial. El cuadruplano de cuatro alas y otros diseños de multiplano (aeronáutica) han tenido poco éxito.
Un monoplano , que deriva del prefijo, mono significa uno, lo que significa que tiene un solo plano de ala, un biplano tiene dos apilados uno encima del otro, un ala en tándem tiene dos colocados uno detrás del otro. Cuando la potencia disponible del motor aumentó durante las décadas de 1920 y 1930 y ya no se necesitaban refuerzos, el monoplano sin refuerzo o en voladizo se convirtió en la forma más común de tipo motorizado.
La forma en planta del ala es la forma vista desde arriba. Para ser aerodinámicamente eficiente, un ala debe ser recta con un tramo largo de lado a lado pero tener una cuerda corta ( relación de aspecto alta ). Pero para ser estructuralmente eficiente y, por lo tanto, liviano, un ala debe tener una envergadura corta pero aún suficiente área para proporcionar sustentación (relación de aspecto baja).
A velocidades transónicas, cercanas a la velocidad del sonido , ayuda a mover el ala hacia atrás o hacia adelante para reducir la resistencia de las ondas de choque supersónicas cuando comienzan a formarse. El ala barrida es solo un ala recta barrida hacia atrás o hacia adelante.
El ala delta tiene forma de triángulo que puede usarse por varias razones. Como ala flexible de Rogallo , permite una forma estable bajo fuerzas aerodinámicas, por lo que se usa a menudo para cometas y otras embarcaciones ultraligeras. Como ala supersónica, combina alta resistencia con baja resistencia y, por lo tanto, se usa a menudo para aviones rápidos.
Un ala de geometría variable se puede cambiar en vuelo a una forma diferente. El ala de barrido variable se transforma entre una configuración recta eficiente para el despegue y el aterrizaje , a una configuración de barrido de baja resistencia para vuelos de alta velocidad. Se han volado otras formas de forma de planta variable, pero ninguna ha ido más allá de la etapa de investigación.
Fuselaje [ editar ]
Un fuselaje es un cuerpo largo y delgado, generalmente con extremos ahusados o redondeados para que su forma sea aerodinámicamente suave. El fuselaje puede contener la tripulación de vuelo , pasajeros, carga o carga útil , combustible y motores. Los pilotos de aviones tripulados los operan desde una cabina ubicada en la parte delantera o superior del fuselaje y equipada con controles y generalmente ventanas e instrumentos. Un avión puede tener más de un fuselaje, o puede estar equipado con botavaras con la cola ubicada entre las botavaras para permitir que la parte trasera extrema del fuselaje sea útil para una variedad de propósitos.
Alas contra cuerpos [ editar ]
Ala voladora [ editar ]
Un ala volante es un avión sin cola que no tiene un fuselaje definido , con la mayor parte de la tripulación, la carga útil y el equipo alojados dentro de la estructura del ala principal. [28] : 224
La configuración del ala volante se estudió ampliamente en las décadas de 1930 y 1940, en particular por Jack Northrop y Cheston L. Eshelman en los Estados Unidos, y Alexander Lippisch y los hermanos Horten en Alemania. Después de la guerra, varios diseños experimentales se basaron en el concepto de ala voladora. Cierto interés general continuó hasta principios de la década de 1950, pero los diseños no necesariamente ofrecían una gran ventaja en el alcance y presentaban una serie de problemas técnicos, lo que llevó a la adopción de soluciones "convencionales" como el Convair B-36 y el B-52 Stratofortress.. Debido a la necesidad práctica de un ala profunda, el concepto de ala volante es más práctico para diseños en el rango de velocidad lenta a media, y ha habido un interés continuo en usarlo como un diseño de transporte aéreo táctico .
El interés en las alas voladoras se renovó en la década de 1980 debido a sus secciones transversales de reflexión de radar potencialmente bajas . La tecnología sigilosa se basa en formas que solo reflejan las ondas de radar en ciertas direcciones, lo que dificulta la detección de la aeronave a menos que el receptor de radar esté en una posición específica con respecto a la aeronave, una posición que cambia continuamente a medida que la aeronave se mueve. Este enfoque finalmente condujo al bombardero furtivo Northrop B-2 Spirit . En este caso, las ventajas aerodinámicas del ala volante no son las necesidades principales. Sin embargo, los modernos sistemas de vuelo por cable controlados por computadora permitieron minimizar muchos de los inconvenientes aerodinámicos del ala volante, lo que lo convirtió en un bombardero de largo alcance eficiente y estable.
Cuerpo de ala mezclado [ editar ]
Los aviones con cuerpo de ala combinada tienen un cuerpo aplanado y con forma de perfil aerodinámico, que produce la mayor parte de la sustentación para mantenerse en alto, y estructuras de alas distintas y separadas, aunque las alas se mezclan suavemente con el cuerpo.
Por lo tanto, los aviones con cuerpo de ala combinada incorporan características de diseño tanto de un fuselaje futurista como de un diseño de alas voladoras. Las supuestas ventajas del enfoque de cuerpo de ala combinado son alas eficientes de gran sustentación y un cuerpo ancho en forma de perfil aerodinámico . Esto permite que toda la embarcación contribuya a la generación de sustentación con el resultado de un ahorro de combustible potencialmente mayor.
Cuerpo de elevación [ editar ]
Un cuerpo de elevación es una configuración en la que el propio cuerpo produce elevación . En contraste con un ala volante , que es un ala con un fuselaje mínimo o sin fuselaje convencional , un cuerpo de elevación se puede considerar como un fuselaje con poco o ningún ala convencional. Mientras que un ala voladora busca maximizar la eficiencia de crucero a velocidades subsónicas al eliminar las superficies que no se elevan, los cuerpos elevadores generalmente minimizan la resistencia y la estructura de un ala para vuelos subsónicos, supersónicos e hipersónicos , o reingreso de naves espaciales . Todos estos regímenes de vuelo plantean desafíos para la estabilidad de vuelo adecuada.
Los cuerpos de elevación fueron un área importante de investigación en las décadas de 1960 y 1970 como medio para construir una nave espacial tripulada pequeña y liviana. Estados Unidos construyó una serie de famosos aviones cohete con cuerpo de elevación para probar el concepto, así como varios vehículos de reentrada lanzados con cohetes que se probaron sobre el Pacífico. El interés disminuyó a medida que la Fuerza Aérea de los EE. UU. Perdió interés en la misión tripulada, y el desarrollo importante terminó durante el proceso de diseño del Transbordador Espacial cuando quedó claro que los fuselajes de alta forma dificultaban la instalación de los tanques de combustible.
Empennage y foreplane [ editar ]
El ala clásica de sección aerodinámica es inestable en vuelo y difícil de controlar. Los tipos de alas flexibles a menudo dependen de una línea de anclaje o del peso de un piloto que cuelga debajo para mantener la actitud correcta. Algunos tipos de vuelo libre utilizan un perfil aerodinámico adaptado que es estable u otros mecanismos ingeniosos, incluida, más recientemente, la estabilidad artificial electrónica.
Pero para lograr el ajuste, la estabilidad y el control, la mayoría de los tipos de alas fijas tienen un empenaje que comprende una aleta y un timón que actúan horizontalmente y un plano de cola y un elevador que actúan verticalmente. Esto es tan común que se conoce como diseño convencional. A veces puede haber dos o más aletas, espaciadas a lo largo del plano de la cola.
Algunos tipos tienen un plano de proa horizontal " canard " delante del ala principal, en lugar de detrás de él. [28] : 86 [29] [30] Este plano de proa puede contribuir al asiento, la estabilidad o el control de la aeronave, o varios de estos.
Controles de aeronaves [ editar ]
Control de cometas [ editar ]
Las cometas están controladas por cables que llegan hasta el suelo. Normalmente, cada cable actúa como una atadura a la parte de la cometa a la que está unido.
Controles de aviones de vuelo libre [ editar ]
Los planeadores y aviones tienen sistemas de control más complejos, especialmente si son piloteados.
Los controles principales permiten al piloto dirigir la aeronave en el aire. Normalmente estos son:
- El yugo o joystick controla la rotación del plano sobre los ejes de cabeceo y balanceo. Un yugo se asemeja a un volante y una palanca de control es una palanca de mando. El piloto puede inclinar el avión hacia abajo presionando el yugo o palanca, y lanzar el avión hacia arriba tirando de él. El giro del avión se logra girando el yugo en la dirección del giro deseado o inclinando la palanca de control en esa dirección.
- Los pedales de timón controlan la rotación del avión sobre el eje de guiñada. Hay dos pedales que pivotan de modo que cuando se presiona uno hacia adelante, el otro se mueve hacia atrás y viceversa. El piloto presiona el pedal del timón derecho para hacer que el avión gire hacia la derecha y presiona el pedal izquierdo para que gire hacia la izquierda. El timón se utiliza principalmente para equilibrar el avión en los giros, o para compensar los vientos u otros efectos que tienden a girar el avión sobre el eje de guiñada.
- En los tipos motorizados, un control de parada del motor ("corte de combustible", por ejemplo) y, por lo general, un acelerador o palanca de empuje y otros controles, como un control de mezcla de combustible (para compensar los cambios de densidad del aire con el cambio de altitud).
Otros controles comunes incluyen:
- Flap palancas, que se utilizan para controlar la posición de deflexión de flaps en las alas.
- Palancas de spoiler , que se utilizan para controlar la posición de los spoilers en las alas y para armar su despliegue automático en aviones diseñados para desplegarlos al aterrizar. Los spoilers reducen la sustentación para el aterrizaje.
- Controles de compensación , que generalmente toman la forma de perillas o ruedas y se utilizan para ajustar el ángulo de inclinación, balanceo o guiñada. Estos a menudo están conectados a pequeñas superficies aerodinámicas en el borde de la pista de las superficies de control llamadas "pestañas de ajuste". El ajuste se utiliza para reducir la cantidad de presión sobre las fuerzas de control necesarias para mantener un rumbo constante.
- En los tipos con ruedas, los frenos se utilizan para reducir la velocidad y detener el avión en el suelo y, a veces, para girar en el suelo.
Una nave puede tener asientos para dos pilotos con controles duales, lo que permite que dos pilotos se turnen. Esto se usa a menudo para entrenamiento o para vuelos más largos.
El sistema de control puede permitir la automatización total o parcial del vuelo, como un piloto automático , un nivelador de alas o un sistema de gestión de vuelo . Una aeronave no tripulada no tiene piloto, pero se controla de forma remota o mediante medios como giroscopios u otras formas de control autónomo.
Instrumentación de cabina [ editar ]
En las aeronaves tripuladas de ala fija, los instrumentos brindan información a los pilotos, incluido el vuelo , los motores , la navegación , las comunicaciones y otros sistemas de aeronaves que pueden estar instalados.
Fila superior (de izquierda a derecha): indicador de velocidad, indicador de actitud, altímetro.
Fila inferior (de izquierda a derecha): coordinador de giro, indicador de rumbo, indicador de velocidad vertical.
Los seis instrumentos básicos, a veces denominados "six pack", son los siguientes: [31]
- El indicador de velocidad aerodinámica (ASI) muestra la velocidad a la que el avión se mueve a través del aire circundante.
- El indicador de actitud (AI) , a veces llamado horizonte artificial , indica la orientación exacta de la aeronave sobre sus ejes de cabeceo y balanceo .
- El altímetro indica la altitud o altura del avión sobre el nivel medio del mar (AMSL).
- El indicador de velocidad vertical (VSI) , o variómetro , muestra la velocidad a la que el avión asciende o desciende .
- El indicador de rumbo (HI) , a veces llamado giroscopio direccional (DG) , muestra la dirección de la brújula magnética hacia la que apunta el fuselaje del avión. La dirección real hacia la que vuela el avión se ve afectada por las condiciones del viento.
- El coordinador de virajes (TC) , o indicador de virajes y ladeados , ayuda al piloto a controlar el avión en una actitud coordinada mientras gira.
Otros instrumentos de cabina pueden incluir:
- Una radio de dos vías , para permitir la comunicación con otros aviones y con el control del tráfico aéreo . Es posible que los aviones construidos antes de la Segunda Guerra Mundial no estuvieran equipados con radio, pero ahora son prácticamente esenciales en caso de emergencia.
- Un indicador de situación horizontal (HSI) , para indicar la posición y el movimiento del avión visto desde arriba con respecto al suelo, incluido el rumbo / rumbo y otra información.
- Instrumentos que muestran el estado de cada uno de los motores del avión ( velocidad de funcionamiento , empuje , temperatura y otras variables).
- Sistemas de visualización combinados, como pantallas de vuelo primarias o ayudas a la navegación .
- Pantallas de información como pantallas de radar meteorológico a bordo .
- Un radiogoniómetro (RDF) , para indicar la dirección a una o más radiobalizas, que se puede utilizar para determinar la posición del avión.
- Un sistema de navegación por satélite (satnav) , para proporcionar una posición precisa.
Ver también [ editar ]
- Mecánica de vuelo de aeronaves
- Avión de línea
- Aviación
- Aviación y medio ambiente
- Historia de la aviación
- Eficiencia de combustible
- Lista de récords de altitud alcanzados por diferentes tipos de aeronaves
- Velocidad de maniobra
- Rotorcraft
Referencias [ editar ]
Notas [ editar ]
- En 1903, cuando los hermanos Wright usaron la palabra, "aeroplano" (un término en inglés británico que también puede significar avión en inglés americano ) significaba ala, no todo el avión. Ver texto de su patente. Patente 821,393 - Patente de los hermanos Wright para "Flying Machine"
Citas [ editar ]
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- ↑ Aulus Gellius , "Attic Nights", Libro X, 12.9 en LacusCurtius
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En 1799 expuso por primera vez en la historia el concepto de avión moderno.
Cayley había identificado el vector de arrastre (paralelo al flujo) y el vector de elevación (perpendicular al flujo).
- ^ "Sir George Cayley (inventor y científico británico)" . Britannica . Archivado desde el original el 11 de marzo de 2009 . Consultado el 26 de julio de 2009 .
Pionero inglés de la navegación aérea y la ingeniería aeronáutica y diseñador del primer planeador exitoso para llevar a un ser humano en el aire.
Cayley estableció la configuración moderna de un avión como una máquina voladora de ala fija con sistemas separados para elevación, propulsión y control desde 1799.
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Bibliografía [ editar ]
- Blatner, David. El libro de vuelo: todo lo que te has preguntado sobre volar en aviones . ISBN 0-8027-7691-4
Enlaces externos [ editar ]
 | Busque avión , avión o avión en Wiktionary, el diccionario gratuito. |
 | Wikimedia Commons tiene medios relacionados con aviones de ala fija . |
- El centro del aeroplano
- Airliners.net
- Aerospaceweb.org
- Cómo funcionan los aviones - Howstuffworks.com
- Sitio web How Things Fly del Smithsonian National Air and Space Museum
- "Saltos y vuelos: lista de los primeros despegues con motor", artículo de 1959 Flight
( Copia de Wayback Machine )
