El hombre vence la dictadura de la gravedad, volando alto y manteniendo el vuelo

Este trabajo escrito, recopilado y comentado esta realizado con la mejor intencion de servir al conocimiento aeronáutico, del cual es tan extenso como cualquier otro conocimiento teórico y empirico. Mi labor ha sido la sintetización de un tema muy específico, que trata sobre el principio del vuelo. Del cual nos lleva a realizar varias interrogantes, una de ella es, Como es que vuela un avión? o Porque vuela un avión?. Aqui les adelantamos algunas razones, sustentadas en principios y leyes fisicas. Ademas de los instrumentos del que se sirve. Comenzaremos con una brevisima introducción de la adaptación biológica de unas especies animales y entramos en materia con otra breve reseña historica del esfuerzo del hombre por levantar vuelo, culminamos con un glosario de terminos que nos servira aun mas para la comprensión del tema. Deseo cumplir con las expectativas de los propios y extraños en el ámbito aeronáutico.

Adaptación al Vuelo

Las aves, revelan muchas peculiaridades externas e internas, relativas a los requisitos específicos de la vida en el aire. La mayoría de los vertebrados voladores tienen adaptaciones idénticas o funcionalmente parecidas.

Donde mejor se estudia esta , es en las alas de las aves, de los pterosaurios y de los murciélagos, todos ellos desarrollados a partir de una estructura esqueletica muy parecida al brazo humano, señalare algunas comparaciones:

  • El plumaje se ha convertido en una capa aerodinámica que envuelve el cuerpo.

  • Los musculos pectorales se han convertido en potentes motores de las alas, unidos al esternón ensanchado por la linea media del cuerpo.

  • Muchos de los huesos principales están huecos con la finalidad de reducir peso.

  • Las vertebras y la pelvis se han fusionado, formando una rigida estructura de .

  • Otras plumas largas coberteras forman una .

  • La superficie de las alas está formada por plumas remeras, plumas especiales alargadas.

  • La vista se ha desarrollado lo suficiente.

La capacidad de volar, en algunos animales, que ya mencionare, constituyen una de las adaptaciones biológicas mas curiosas.

En los animales, en la lucha por la supervivencia, resulta tan ventajoso que tal adaptación biológica, se ha dado no una, sino cuatro veces en la historia de la evolución: entre los insectos, los pterosaurios, las aves y los mamíferos.

Insectos.

Su exito, se le atribuye a su pequeño tamaño. El peso de un animal varia según su volumen, aunque la capacidad muscular depende de la zona de sección de músculos. Si a un animal se le reduce a la mitad de su tamaño, su peso disminuye una cuarta parte.

Asi, la relación potencia -peso es doblemente favorable. Ademas, en pequeñas cantidades, el aire se comporta mas como un liquido que como gas ligero.

Pterosaurios.

Es un lagarto de sangre caliente del tamaño de un gato. La mayor temperatura corporal requiere aislamiento; las escamas se convirtieron en plumas. Fue evolucionando, las plumas largas crean , que facilitaran la "maniobrabilidad ". De a poco los saltos en el aire se convierten en vuelo sostenido y las aves inician la conquista del aire.

Aves.

Las aves aparecieron por primera vez durante el período del jurasico, hace unos 150 millones de años. Heredaron la sangre caliente y el plumaje aislante de sus antepasados, los pequeños dinosaurios predadores. Las aves desplazaron a los pterosaurios, estaban perdidos si se les rompian las membranas de las alas. En el suelo, estaban indefensos. Hoy, las aves dominan el aire de tal manera que los murciélagos, los unicos mamiferos voladores, se ven obligados a llevar una vida principalmente nocturna. Naturalmente, el hombre también vuela, aunque su tecnología de vuelo es mecánica, no biológica.

Los conquistadores del aire.

Los pterosaurios, hacia al final de su evolución podrian tener el tamaño de un avión ligero, si bien la mayoría eran pequeños. La membrana de las alas se mantenian extendidas por el cuarto dedo, estando libre el resto y en garra. Pteranodonte, era uno de los mayores pterosaurios, con una envergadura de hasta siete (7) metros.

Los murciélagos, tienen alas membranosas como los pterosaurios, aunque los esqueletos de antebrazos y dedos no son iguales.

Los albastros, viajero, tiene una envergadura de hasta (3,5) metros. Aprovechando las diferencias de la velocidad del viento entre los estratos de aire en diferentes alturas; esta ave puede sobrevolar los oceanos durante varias semanas. En Venezuela, existe una aerolínea que lleva ese nombre. Albastros Airlines. Actualmente posee una flota de un Boeing B737-500, para transportar 114 pasajeros o usuarios.

Siguiendo con la adaptación biológica, las aves varian de tamaño: desde el albastros y el condor, y hasta los colibrí. El vuelo de un ave grande tiene dos fases, el batir de alas que la hace avanzar hacia adelante, hacia arriba y el planeo, cuando deja de .

Las especies pequeñas no tienen que economizar sus energías tanto como las aves grandes, aunque es dificil de estudiarlo debido al elevado ritmo de movimiento de las alas. Con la ayuda de camaras fotograficas, se ha podido obtener una mas que otra información. Ejemplo: el insecto tiene un batir rotatorio, solo superficialmente similar al de las aves. El proceso aerodinámico es, en este caso, muy diferente.

El hombre remonta el vuelo.

Desde que ha podido contemplar a las aves girando sobre su cabeza, el hombre ha ansiado verse liberado de su esclavitud a la fuerza gravitacional.

En la epoca de Leonardo da Vinci, hubiera sido posible construir un ala delta funcional del tipo de la que se usan actualmente, pero nadie lo hizo. La aparente simplicidad del ala delta es en realidad engañosa. Se debian superar tres problemas para volar correctamente:

1. Fuerza ascensional, 2. Fuerza motriz, y 3. Dirección.

El primero, la fuerza ascensional se resolvio en cierta forma en 1783, cuando los hermanos Montgolfier elevaron su primer globo de aire caliente sobre Paris, al que le siguió poco despues el globo de hidrógeno. El globo se empleó ampliamente en el siglo XIX como aparato de investigación, como plataforma estacionaria de observación y para la actividad deportiva. No obstante, no fue jamas una verdadera maquina voladora, ya que los vientos lo llevaban hacia donde soplaran. Incluso contando con un motor, resultaba demasiado fragil para hacer frente a los vientos tormentosos, por no mencionar el peligro de incendio. Pronto se comprendio que la fuerza ascensional aerodinámica podría conseguirse mediante los .

Hasta finales del siglo antepasado, no se pudo construir un motor lo suficientemente ligero y potente para impulsar un avión. Se hicieron muchos intentos valerosos para iniciar el vuelo, pero los cortos saltos acaban invariablemente en una caida. No bastaba con lanzar una maquina voladora al aire: una vez alli, habia que dirigirla.

 

El pionero alemán, Lilienthal, comprendio la importancia del , e intento resolver este problema en sus planeadores durante la decada de 1890. Sin embargo, no pudo controlar su ultimo planeador y se estrelló, lastimosamente fallece, en 1896.

 

Los hermanos Wright (Orville y Wilbar), inventaron el aleron, convirtiendo su avión en una maquina plenamente controlable. Realizaron extensos experimentos con planeadores antes de realizar su primer vuelo propulsor en 1903. Ese mismo año fabricarian un motor de gasolina, que impulsó el primer vuelo. Era el nacimiento de la aviación.

El paso decisivo, hacia adelante, lo dieron estos hombres, Otto Lilienthal, Orville y Wilbar Wright, quienes fueron los primeros en darse cuenta de los tres (3) problemas: (Fuerza ascensional, Fuerza motriz, y Dirección o control), quienes prepararon el camino para superar estos obstáculos.

Desde entonces, la tecnica de la aviación se ha desarrollado vertiginosamente. Los aviones construidos con metal ligeros, radios, motores a reacción y cada vez nuevos metodos de navegación han aumentado la seguridad, velocidad, alcance y capacidad de transporte aereo.

Como era de esperarse, y como en distintas actividades humanas tanto en su historia reciente y lejana, la aviación se desarrolló a escala en el ambito militar, luego ocurrió el traspaso de innovación tecnológica a la aviación civil. Mencionaremos algunos ejemplos.

Once (11) años despues, que los Wright impulsaran el primer avión con motor a gasolina, en plena primera (I) guerra mundial aparece el SOPWITH , el que fuese un famoso caza. Durante ese periodo, (1914-1918), la aviación paso de ser un desafio a convertirse en un procedimiento rutinario.

Asi, en la segunda (II) guerra mundial, 20 años despues se ha avanzado al SPITFIRE, el mas famoso caza en esta guerra.

Antes de culminar la segunda (II) guerra mundial, en 1940 y hasta 1950, aparece el clasico avión de transporte militar y posteriormente civil, el Mcdouglas, DC-3. Si hacemos un seguimiento a su evolución a los DC, damos cuenta que su ultimo modelo fue el DC-10. En Venezuela abundaron varios modelos, incluyendo a ese ultimo, hasta finales de la decada del siglo pasado.

Habría que hacer una mención especial a la evolución que presentaron los Boeing, desde el famoso Boeing 747, mejor conocido como el "JUMBO JET", cuyo aparato gigantesco llego a tener presentaciones para casi quinientos (500) pasajeros. Su peso de despegue era de mas de 370 toneladas, el fuselaje tenia una longitud de mas de 70 metros y una envergadura de hasta el tamaño de un edificio de seis (6) pisos.

Otra mencion especial, es el, Concorde. Fabricado gracias a la colaboración entre las industrias aeronauticas británica y francesa. Sobrevolaba el Atlántico a dos veces la velocidad del sonido y a una altura de veinte mil (20000) metros.

Es incomparablemente mayor y mas rapido que la primitiva y diminuta maquina voladora de los hermanos Wright. El desarrollo de la tecnología aeronáutica ha sido excepcionalmente acelerado.

Si bien, la velocidad de crucero normal son de ochocientos cincuenta a novecientos (850-900) km/h, el Concorde anglofranco su velocidad regular de servicio era de (2179) km/h, es decir, mas del doble. fue el unico avión supersonico para pasajeros.

Concorde en Venezuela.

Venezuela fue uno de los cinco destinos de Air France operando al Concorde. El primer vuelo comercial del Concorde llegó a Maiquetía el 9 de abril de 1976. Aterrizo en Maiquetía luego de haber cubierto los 7167 km de la ruta, en 6 horas, con una escala en las Islas Azores. Previamente, hubo un primer vuelo especial, el 12 de febrero de ese mismo año, 1976. Desde esa fecha estuvo a servicios regular comenzando con un solo vuelo con salida desde Paris, con un duracion de 6 horas, en lugar de 11 horas normales por un jet regular. El avión pernotaba en nuestro pais y partia a Europa al dia siguiente. Ya para 1977 se extendió a dos vuelos semanales.

Asi fue que el hombre, avanzo y sigue avanzando en la resolución de la contradicción con la fuerza gravitacional, abarcando no solo el cielo y el espacio, sino al infinito y mas alla (como ahora lo sueñan nuestros hijos). Comprendiendo como resolver esos tres (3), problemas que se les presento al origen de su odisea para conquistar el aire: 1. Fuerza ascensional, 2. Fuerza motriz, y 3. Dirección o control.

Ahora mencionaremos algunos conceptos basicos y algunas leyes naturales (fisicas), que el hombre ha venido descubriendo y desarrollando en su plena investigación y experimentación en lo que respecta, a los principios del vuelo.

Antes, lo que debemos saber, sobre el aire y nuestra atmosfera, muy breve.

El aire.

Las características basicas del aire como fluido son: presión, temperatura y densidad.

La presión atmosférica; es la fuerza que ejerce la atmósfera por unidad de superficie. La atmósfera tipo o standard, conocida como atmósfera hipotética basada en medidas climatológicas medias.

La temperatura; el calor del sol, atraviesa la atmósfera, sin elevar significativamente su temperatura, pero la tierra sin embargo, absorbe este calor, eleva su temperatura y la cede gradualmente a las capas de aire en contacto con ella. En este ciclo continuo, cuanto mas alejado estan las capas de aire de la tierra menor calor reciben de esta. Debido a esto, una segunda cualidad del aire, es que la temperatura disminuye con la altura, " a mayor altura menor temperatura."

Si calentamos una masa de gas contenida en un recipiente, la presión que ejerce esta masa sobre el recipiente se incrementa, la cual demuestra que hay una relacion directa entre temperatura y presión. Asi, la presión del aire calido es mayor que la del aire frio. Al escuchar las predicciones meteorológicas, asociamos ya de forma intuitiva altas presiones con calor y baja presión con frio.

Densidad del aire; es la cantidad de masa del mismo (aire ), por unidad de volumen. La densidad es también inversamente proporcional a la temperatura. A mayor temperatura menor densidad.

En fin, Presion, Temperatura y Densidad son inversamente proporcionales a la altura. A mayor altura, menor presion, menor temperatura y menor densidad.

El objetivo de esta segunda parte del artículo, es de explicar de una manera sencilla, con algunos conceptos, como es que una maquina, mas pesada que el aire, se desplaza a traves de el mismo (aire), y que fuerzas y leyes las gobiernan para que sean posibles.

Iniciaremos con algo de Aerodinámica, posteriormente sobre, Performance de Aeronaves, luego con Navegación Aerea, y culminamos con Instrumentos de Vuelo, Masa y centrado o Peso y Balance de una Aeronave.

Aerodinámica.

Es la Ciencia que estudia los fenómenos fisicos y los efectos que se producen alrededor de un objeto dentro de la corriente de aire. Segun Bernoulli, científico fisico, que publicó la relación de presión de un fluido con relación a su velocidad, establece que cualquier punto de alta velocidad, es un punto de baja presión, es decir, la velocidad y la presión son inversamente proporcional. Generalmente el teorema de Bernoulli, es demostrado a través de un tubo de Venturi. Giovanni Battista Venturi, otro científico, demostro que un fluido al pasar por un estrechamiento es acelerado.

Tercera (3ra) ley del movimiento de Newton.

Una fuerza de acción se le opone otra fuerza de reacción de igual intensidad, pero de sentido contrario.

Fuerzas que actúan en vuelo.

Sobre un aeroplano actuan una serie de fuerzas favorables unas y desfavorable otras. Siendo una tarea primordial del piloto ejercer control sobre ellos para mantener un vuelo seguro y eficiente. Estas fuerzas son: sustentación, peso, empuje y resistencia. Estas cuatro fuerzas actuan en pares. La sustentación es opuesta al peso, y el empuje o tracción opuesta a la resistencia.

Sustentación: un diferencial de presión que actua perpendicularmente a la cuerda del ala y de sentido opuesto a la fueza gravitacional.

Peso: es siempre perpendicular al centro de la tierra.

Resistencia: es paralela y de la misma dirección que el viento relativo. Asi mismo, es paralela y de dirección opuesta a la trayectoria de vuelo.

Tracción o empuje: se ejerce en la misma dirección que el eje de propulsión.

Estas cuatro (4) fuerzas son las que generan en condición de vuelo el equilibrio aerodinámico, cuando la sustentación es igual al peso y la resistencia es igual al empuje.

Superficie de mando y control.

Son las superficies moviles, situados en las alas y en el empenaje de la cola, que respondiendo a los movimientos de los mandos existentes en la cabina, provocan el movimiento del avión sobre cualquiera de sus ejes (transversal o lateral, longitudinal, vertical ).

También entran en este grupo, otras superficies secundarias cuya función es la de proporcionar mejoras adicionales relacionadas generalmente con la sustentación (flaps, slats, spoiler). Las superficies de mando y control nos permiten dirigir la trayectoria de vuelo. Se mueven mediante los mandos correspondientes en la cabina.

Superficies primaria o control de vuelo primario.

Las superficies primeras de control son: (los alerones, elevadores o timon de profundidad, rudder o timon de dirección ). Se encarga de controlar los movimientos alrededor de los tres ejes (transversal o lateral, vertical y longitudinal ).

Movimientos:

  • El movimiento de Alabeo, se realiza por medio los alerones y alrededor del eje longitudinal.

  • El movimiento de Cabeceo, se realiza por medio del elevador o timon de profundidad/estabilizador horizontal, y alrededor del eje lateral o transversal.

  • El movimiento de Guiñada, se realiza por medio del rudder o timon de dirección / estabilizador vertical, y alrededor del eje vertical.

Superficies de vuelo secundario o superficies de hipersustentacion.

Es posible disminuir la velocidad minima que sostiene a un avion en vuelo mediante el control de la Capa Limite, modificando la curvatura del perfil, aumentando la superficie alar. Las superficies que realizan uno o mas de estas funciones se denominan superficies hipersustentadoras. Se utilizan en general, para modificar la sustentación del avión y hacen mas facil sus maniobras, son: (flaps, slats y spoiler).

Flaps.

Superficie que funcionan para aumentar la sustentación del avión cuando está en vuelo a velocidad inferior a aquellas por la cual se han diseñado las alas. Situadas en la parte inferior trasera del ala, se deflecta hacia abajo de forma simetrica, con la cual cambia la curvatura del perfil del ala.

Slats.

Actuan similar a los flaps, situado en la parte anterior del ala al deflectarse canalizar hacia el extrado una corriente de aire de alta velocidad que aumenta la sustentación permitiendo alcanzar mayor Angulo de Ataque sin entrar en perdida.

Spoiler o Aerofreno.

Al contrario del flaps o el slats, el objetivo de esta superficie es disminuir la sustentación del avión. Se emplean sobre todo en los reactores que desarrollan altas velocidades y sirven para frenar el avión en vuelo. Perder velocidad y facilitar el aterrizaje, ayuda a frenar en tierra, y en algunos aviones como complemento de los alerones para el control lateral y los virajes en vuelo.

Ahora, voy hacer referencia de un tema, de conocimiento fundamental, la Estabilidad.

La Estabilidad, es la respuesta de un sistema, en nuestro caso, una aeronave, cuando se le mueve de una posición de equilibrio.

Segun, la primera (1era) Ley del movimiento de Newton; un cuerpo en reposo tiende a estar en reposo, y un cuerpo en movimiento tiende a permanecer en movimiento en linea recta, salvo que se le aplique una fuerza externa. Ejemplo: un cuerpo que no este acelerando ni desacelerando, se dice que esta en equilibrio. Un avión estacionado esta en equilibrio; en vuelo recto y nivelado a velocidad constante, también está en equilibrio. Ahora bien, en un giro a velocidad y altura constante no está en equilibrio, puesto que el avión está acelerado hacia el centro del giro.

La Estabilidad, en un avión, como sistema multidimensional, se refiere a cada uno de los tres (3) ejes del mismo: Estabilidad Lateral, Estabilidad Longitudinal y Estabilidad Direccional. Pero su clasificación, viene en base de dos; Estabilidad Estatica y Estabilidad Dinámica.

La Estabilidad Estatica.

Del avión, se resuelve en las tres tipos que mencionamos primero; lateral, longitudinal y direccional. Se trata del comportamiento que sigue la aeronave cuando experimenta una perturbación en pleno vuelo, que la desvia de su condición de equilibrio. Esta también posee otras subcategorías, Estabilidad positiva, Estabilidad neutra y Estabilidad negativa.

 

La Estabilidad Dinámica.

 

Se refiere a la variación de posición que experimenta el avión en relación con el tiempo, una vez perturbado. Es decir, el sistema multidimensional, posee estabilidad dinámica, si el movimiento de dicho sistema produce una fuerza que se opone a ese movimiento. Sucede que las fuerzas tienden a recuperar la posición de equilibrio pueden ser tan grandes que fuerzan al sistema a ir mas allá de la posición inicial. Esta también puede ser; positiva, neutra y negativa. En fin, solo se puede hablar de estabilidad dinámica cuando el avión es estable desde el punto de vista estático. De no ser asi, el avión no es estable estáticamente, la aeronave diverge mas y mas de su posición de equilibrio y carece de sentido hablar de otro tipo de estabilidad.

Asi, pues, y en conclusión: la tendencia de la aeronave una vez perturbada de su posición de equilibrio puede ser, volver hacia la posición de equilibrio (estable), no volver a ella (inestable ), o permanecer en la posición final alcanzada (neutra o indiferente ).

Antes de continuar con Performance, pasemos a mencionar la configuración basica de una aeronave, que universalmente es la forma general que se presenta para su fabricación y producción masiva.

Estructura del avión:

  • Fuselaje.

  • Grupo propulsor (reactor o tracción )

  • Alas (con montantes o cantilever).

  • Estabilizadores (vertical y horizontal ).

  • Superficies de mando y control (primarias y secundarias).

  • Tren de Aterrizaje (resistencia parasita).

Performance de la Aeronave. (Rendimiento).

Performance, es el conjunto de parametros que definen la forma en la que hay que volar un avión. Factores del que depende el vuelo:

  • Velocidad de despegue.

  • Longitud de pista requerida.

  • Altitud de crucero, a la que hay que volar.

  • Consumo de combustible.

Cada aeronave tiene sus limites de peso:

  • Peso maximo en vacio.

  • Peso basico operacional.

  • Peso maximo en rampa.

  • Peso maximo de despegue.

  • Peso maximo de aterrizaje.

Ademas de los factores antes mencionados, para obtener un resultado optimo, de volar un avión dentro de una determinada velocidad y peso, hay que considerar otras variables muy importantes, que van alterando dicho vuelo:

  • Temperatura.

  • Altura.

  • Presion del aire.

En fin, existe una relación directa entre el peso de un avión y la velocidad requerida para realizar una maniobra, es decir, para cada maniobra, hay una velocidad determinada, según el peso de la aeronave en ese momento. A mayor peso, mayor velocidad aerodinámica. Las cuatros (4) maniobras fundamentales de vuelo son: vuelo recto y nivelado, virajes, ascenso y descenso.

Navegación Aerea.

La navegación aerea, es la tecnica de volar dentro de una masa de aire, de un punto "A", a un punto "B", conociendo la distancia volada, la dirección, la velocidad y la posición en todo momento. La navegación aerea se basa en la observación del cielo, del terreno y de los datos aportados por los instrumentos de vuelo.

La navegación visual: es aquella que se realiza por referencias visuales con el terreno, tomando en cuenta los diferentes accidentes naturales y artificiales (arquitectonicos). Es posible realizar una navegación visual, sin copiloto.

La navegación a estima: en la cual se toma en consideración la distancia y la velocidad. Es un metodo de navegación mediante el cual el piloto determina su posición conociendo la ruta, distancia y velocidad verdadera (TAS).

La navegación inercial: es un sistema de navegación basada en el principio de inercia, censada por tres (3) giroscopios sensibles a las aceleraciones, de gravedad y coriolis.

La radionavegacion: se refiere a la navegación realizada en base a radioayudas.

Cartas para la Navegación Aerea.

Existen diferentes categorías, eso depende el objeto para su uso. Pero en terminos generales, podriamos afirmar que es, toda información que proporciona a la tripulación de vuelo facilidades para la navegación aerea a lo largo de rutas, de conformidad con los procedimientos de los servicios de transito aereo.

Este tema, de los servicios de transito aereo o servicios a la navegación aerea, SNA, lo desarrollaremos en otro trabajo, elaborado con el fin de dar a conocer nuestros procedimientos para garantizar un vuelo seguro con la ayuda de dependencias de la autoridad aeronáutica nacional, en Venezuela, INAC.

Mencionaremos algunos prototipos de cartas usadas frecuentemente en operación de vuelo, son:

  • Cartas de area.

  • Carta de salida normalizada -vuelo por instrumentos (SID).

  • Carta de llegada normalizada -vuelo por instrumentos (STAR).

  • Carta de aproximación por instrumentos.

  • Carta de aproximación visual.

Velocidades: (IAS, CAS, TAS, EAS, GS).

IAS: velocidad indicada, se utiliza para los efectos de los calculos de rendimiento (performance ), de la aeronave.

CAS: velocidad indicada corregida por errores de instalación.

TAS: velocidad verdadera, en la cual se desplaza la aeronave dentro de la masa de aire.

EAS: velocidad equivalente del aire, es la CAS corregida por compresibilidad a una altitud determinada.

GS: velocidad sobre tierra, resultante después de corregir el efecto del viento en el vuelo.

Instrumentos.

Fundamental los instrumentos proporcionan, información sobre las distintas actuaciones de la aeronave, mediciones y parametros operacionales generales. Ellos estan determinados con las siguientes características, tales como; un peso, tamaño, facilidades de lectura, aislamiento magnético y la capacidad de soportar vibraciones. Por tanto, hay que cumplir con su calibración, ajustes de indicación, mediante la inspección diaria y de prevuelo.

Estos se clasifican en el panel de la siguiente manera:

  • Instrumentos basicos de vuelo.

  • Instrumentos de navegación.

  • Instrumentos del motor.

Los instrumentos basicos de una aeronave, son: Girodireccional, horizonte artificial, compas, altimetro, variometro y velocimetro.

Los instrumentos de navegación, son: la brujula y el girodireccional.

Los instrumentos que suministran información del funcionamiento del motor, son: los indicadores de temperatura y presion de aceite, el indicador de temperatura en la cabeza de los cilindros y presion manifold, y el tacometro.

Los que conforman la llamada "T", en el panel, son: velocimetro, altimetro, horizonte y girodireccional.

Pasaremos a mencionar cada uno de ellos, y sus funciones basicas.

  • Variometro: indica velocidad vertical, por tanto, el regimen de cambio de altura, en ascenso o descenso y los indica en pies por minuto. Su información es suministrada desde la presion estática. Un error tipico, es el retardo en la indicación al iniciarse un ascenso o un descenso, posteriormente se calibra.

  • Altimetro: mide la presion atmosférica permanentemente, a través de las tomas estáticas, basadas en la variación de presión, debido a la altura. Funciona mediante una capsula aneroide. Podria indicar, de acuerdo con su ajuste; altitud, altura y nivel de vuelo o elevación. La escala de su presion barometrica es expresada en pulgadas de mercurio. En caso, de perdida tanto del variometro y del altimetro, el piloto o navegante aereo debe mantener vuelo mediante los siguientes: el horizonte, el puntero y el velocimetro. ladeo (coordinador de viraje), girodireccional y horizonte artificial.

  • Velocimetro: es el instrumento que utiliza ambas presiones, la estatica y la dinamica para su funcionamiento. Transforma esa presion e indicación en velocidad.

  • Horizonte Artificial: es el indicador visual de la posición de vuelo del avión en relación a la superficie de la tierra.

  • Girodireccional: es un instrumento que funciona basado en el principio del giroscopio. Requiere de un ajuste aproximadamente cada 15 minutos en vuelo recto, nivelado y desacelerado.

  • Brujula magnética: es un instrumento primario de indicación de rumbo. Esta compuesta por armazón, dos imanes y carta de rumbo. Los errores producidos por distintos campos magnéticos se llaman, desviaciones magnética. También esta sujeta a otros errores, provocados la aceleración, la desaceleración y la curvatura del campo magnético terrestre en especial en altas latitudes.

  • Indicador de viraje y ladeo (coordinador de viraje): la bolita indica la calidad de viraje y el puntero el sentido del viraje. Cuando se efectue ese viraje a una rata Standard, la información del coordinador de viraje indicara que el regimen de giro es de 3 grados por segundo. Las tres informaciones que suministra el indicador de ladeo son; derrape, deslizamiento y equilibrio entre las fuerzas centrifugadoras y centripetas.

  • Tacometro: su función es medir la velocidad de rotación de un mecanismo y nos indica la velocidad en revoluciones por minutos. Se alimenta de su propio sistema, independientemente del sistema electrico de la aeronave.

  • Instrumentos para la actitud: son, indicador de viraje (coordinador), horizonte artificial y el variometro.

  • Indicador de N• de Mach: registra la relación que hay entre la velocidad verdadera aerodinámica del avión (VVA), y la velocidad del sonido.

Peso y Balance.

En los manuales de cada aeronave se indican los limites operacionales de los mismos. Dentro de los cuales a manera general se presentan los pesos maximos, capacidades de carga, numero de pasajeros. Ademas, se indican limites estructurales y operacionales que pudieran restringir mas el vuelo. Estos pesos, aunque ya dimos mencion de ellos en Performance, es aqui donde los definiremos. Pero antes definamos Peso.

Peso: es la fuerza percibida por un objeto material a causa de la atracción gravitatoria entre ese objeto y el planeta tierra. El peso, siempre ira dirigido hacia abajo.

  • Peso basico en vacio: Es el peso de la aeronave, que contempla su estructura, el equipamiento, muebles, combustible no usable y fluidos no drenables. Determinado por el fabricante en su entrega de la aeronave o en los talleres.

  • Peso basico operacional: Es el peso total de la aeronave lista para volar. Esto incluye el peso basico en vacio, tripulación. Sin la carga util o pagada.

  • Peso maximo en rampa: Es el maximo peso aprobado para operar en tierra. Incluye el combustible de encendido, taxeo y corrida.

  • Peso maximo de despegue: Es la referencia establecida en el certificado de la aeronave para efectuar el despegue.

  • Peso maximo de aterrizaje: Es el peso de la aeronave, sin el peso de despegue y combustible en ruta.

Balance de carga: Se refiere al control de masa y su centrado. La masa que se define como; una magnitud fisica escalar que expresa cantidad de materia de un objeto. Por ello se consideran los siguientes elementos: Datum, momento, brazo y estación. Para que efectue el calculo correcto, debido a su modificación en cada operación de vuelo, se debe establecer desde el performance de la aeronave, desde su fabricación, su centro de gravedad y sus limites.

  • Datum: Es una linea imaginaria, establecida por el fabricante de la aeronave, desde la cual, se realizan las mediciones de brazo para el calculo de momento de las cargas.

  • Momento: Es el producto de una fuerza o peso por el brazo (arm) o palanca en la que actua.

  • Brazo: (ARM), Es una distancia medida desde el punto de equilibrio o referencia (Datum), hasta el punto de accion de la fuerza.

  • Estacion: Es la locación a lo largo del fuselaje del avión de determinado item o carga, respecto de la linea de referencia (Datum).

  • Centro de gravedad: Es el punto donde se ubica el balance de una aeronave en terminos de sus pesos y que afecta la Estabilidad, en su relación con el centro de presión y la aerodinámica.

  • Limites del centro de gravedad: Son los limites delanteros y traseros, dentro de los cuales, se debe ubicar el centro de gravedad de una aeronave para una operación segura. La proximidad a cualquier de los extremos tiene consecuencias o riesgos no deseados.

  • Calculos del centro de gravedad: Segun la disposición de cargas (pesos) de la aeronave y el momento que ejercen en las distintas estaciones, se obtienen la sumatoria de momentos y sumatoria de pesos con los que se calcula el centro de gravedad matemática o graficamente, con herramientas provistas por los fabricantes.

 

 

 

 

 

 

Glosario

 

 

 

 

 

 

A

Actitud de la aeronave: Se refiere a la orientación angular del eje longitudinal y transversal del avion con respecto al horizonte, y se especifica en terminos de posición de morro (pitch), y posición de las alas (bank), ejemplo: el avión esta volando con 5 grados de morro arriba y 15 grados de alabeo a la izquierda.

Aeronave: Toda maquina que puede sustentarse en la atmósfera por reaccion del aire, que no sean las reacciones del mismo contra la superficie de la tierra.

Ala: Lugar donde se originan las fuerzas que hacen posible el vuelo. En su diseño se tiene en cuenta varios aspectos: peso maximo a soportar, resistencia generada, comportamiento en la perdida, etc.

Angulo de ataque: Es el angulo agudo formado por la cuerda del ala y la dirección del viento relativo.

Altura: Distancia vertical entre un nivel, punto u objeto considerado como punto y una referencia especifica.

Altitud: La distancia vertical entre un punto, o un nivel en la superficie de la tierra, o unido a ella y el nivel medio del mar que nos indica.

C

Capa limite: Al conjunto de capas que van desde la que tiene velocidad cero (la mas cercana al aire), hasta la que tiene velocidad libre. Suele aumentar a medida que el fluido se mueve a lo largo de la superficie.

Carga alar: Es la fuerza aplicada a los planos de un avión, en un momento dado y se obtiene, dividiendo la superficie total de los planos entre el peso total del avión.

Cuerda media aerodinámica (CMA): Es la linea perpendicular que une el borde de ataque y el borde de fuga.

Centro de presión: Es el punto donde se encuentran aplicadas todas las fuerzas aerodinámicas.

Coordenadas geográficas: Es el punto situado en el espacio donde convergen la longitud y latitud.

D

Desviacion magnetica: El error de la brujula producido por los equipos electrónicos de la aeronave.

Derrape: Movimiento contrario al viraje. La fuerza centrífuga es mayor que la gravedad. El regimen de viraje es demasiado alto para el alabeo dado, o el alabeo es insuficiente para esa region. Para corregir un derrape, se debe disminuir el regimen de viraje o aumentar el angulo de alabeo, e inclusive ambas.

E

Elevación: Distancia vertical entre un punto o un nivel de superficie de la tierra, o unido a ella y el nivel medio del mar.

Envergadura: Distancia entre los extremos de las alas. Por simple geometría, se multiplica la envergadura por (x ) la cuerda media y obtenemos la superficie alar.

Escala: La relación existente entre una medida cualquiera en una proyección o mapa y el valor de esa medida en la realidad.

F

Fuerza de gravedad: Tendencias de los cuerpos a dirigirse al centro de la tierra, cuando cesa la causa que se lo impide.

G

Guiñada Adversa: Es un movimiento producido en el eje vertical del avión que acompaña a todo viraje, motivado al aplicar el pedal del mismo lado del viraje.

H

Husos horarios: Existen 24 husos horarios separados cada 15 grados alrededor de todo el planeta tierra.

L

Latitud: Proporciona la localización de un lugar, en dirección Norte o Sur desde el Ecuador, y se expresa en medidas angular que varian desde 0 grado del Ecuador hasta los 90 grados N del polo norte o los 90 grados S del polo sur.

Ley (en fisica ): Regla constante e invariable de las cosas que tienen su origen en sus propias cualidades y condiciones.

Longitud: Proporciona la localización de un lugar, en dirección Este u Oeste desde el meridiano de referencia 0 grado (Greenwich).

M

Mach: El numero Mach, es la relación entre la velocidad verdadera aerodinámica del avión (VVA), y la velocidad del sonido.

Meteorología: La falta de visibilidad impide ver con claridad las peculiaridades del terreno, una tormenta puede obligar a desviar la ruta y aterrizar en un aerodromo alternativo e incluso, tener que realizar un aterrizaje de emergencia; la capacidad de soportar los vientos de cierta intensidad es limitada, el viento nos puede desviar de la ruta prevista; la presencia nubes bajas puede obligar a mantener una altitud menor a la prevista, y si esta no es suficiente para poder sortear los posibles obstaculos, obligando a cambiar de ruta o dar la vuelta al origen.

Motor de propulsión: Motor colocado en la parte posterior de una aeronave.

Motor de tracción: Motor colocado en la parte delantera de una aeronave.

P

Perfil aerodinámico: Un cuerpo capaz de crear sustentación en base a la reacción producida por el aire al pasar sobre su superficie.

Perdida: (STALL), Es el efecto provocado por la incapacidad del ala para seguir produciendo sustentación, y se produce cuando el avión vuela con un angulo de ataque mayor que el angulo de ataque critico.

Q

QFE: Presion atmosférica en un punto de la corteza terrestre, indica nivel de vuelo, en relacion al terreno.

QNE: Se refiere a los niveles de vuelo. Presion estandar al nivel del mar, por encima de una determinada altitud denominada de transición.

QNH: Presion atmosférica a nivel del mar, deducida de la existente en el aerodromo, considerando la atmósfera con una condición estandar, es decir, sin tener en cuenta las desviaciones de la temperatura real con respecto a la estandar. Se refiere a la altitud de vuelo.

R

Radioayuda: Son estaciones automaticas en la superficie terrestre y emiten señales de radar que pueden ser captadas a bordo del avión mediante receptores especializados. (NDB, VOR, DME, ILS, LOC, GS, OM, MM, IM).

T

Teorema: conjunto de leyes con que se relaciona determinado orden de fenómenos.

Trayectoria de vuelo: Es la dirección seguida por el perfil aerodinámico durante su desplazamiento en el aire.

 

Referencias bibliográfica.

 

Quillet, Aristides (1970). Enciclopedia Autodidacta Quillet, Tomo II. Mexico: Aristides Quillet.

Esselte map service-Lidman production. Enciclopedia de la Tierra. Palencia, Ramón (traductor).Venezuela: Atlas El Universal -Aguilar (1993).

Oñate, Esteban (1994). Estabilidad y Control del Avión. España: editorial Paraninfo.

Centro de Instruccion Aeronautico Caracas Air.(2019, Mayo). [Pagina web en linea]. Disponible: https://www.caracasair.com [consulta 2019, Diciembre ].

Instituto Nacional de Aeronautica Civil. (2019, Noviembre ). [Pagina web en linea]. Disponible:https://www.inac.gob.ve [consulta 2019, Diciembre ].

Muñoz, Miguel A. Nociones Basicas de Vuelo. [Pagina web en linea]. Disponible: https://www.manualvuelo.com [consulta 2020, Junio].


 

*Tecnico Aeronautico, T/A., con Licencia emanada por la autoridad aeronautica civil, INAC.

Egresado del Centro de Instrucción Aeronautica Caracas Air, como Despachador de vuelo.

Pasantia realizada en Conviasa, aerolinea bandera del Estado Venezolano.

sevilla.lenin@gmail.com


 



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