Partes de un Avion
 


 

 

Partes de un Avion

Soplado de la Superficie Superior

En el programa Advanced Médium Short Take-Off and Landing (STOL) Transport (AMST) de la fuerza aérea de los Estados Unidos, se han investigado otras alternativas en las partes de un avion para poder así incrementar la sustentación en un gran aparato de transporte. De estos métodos el menos avanzado es el de flap soplado externo, investigado en el MacDonnell Douglas YC-15. La gran mayoría de los aviones con los motores en góndolas alares, los flaps son apartados que están ubicados detrás de los motores para evitar las ráfagas calientes y los embates del reactor. Sin embargo, el YC-15 está equipado con flaps de dos secciones extremadamente resistentes, extendidos hacia afuera y abajo directamente sobre las salidas de los cuatro motores que están montadas inmediatamente por debajo del ala para soplar directamente dentro de los flaps. En otro caso vemos en el Boeing YC-14 que está equipado con USB -Upper-Surface Blowing-más complicados, supeditados al efecto Coanda, esto significa, que la propiedad en la que un flujo de fluido se adhiere a una superficie aun cuando dicha superficie se arquee.

Partes de un Avion importantes
El efecto Coanda puede ser fácilmente demostrado sosteniendo una botella en posición horizontal debajo de un gripo abierto; el agua no fluye fuera de los lados de la botella sino que se adhiere y desliza hacia la parte de abajo para caer desde el punto más inferior. Del mismo modo las partes de un avion del YC-14 están equipados con dos poderosos turbofan CF6-50 montados muy cerca de la raíz alar y sobre ella. El gigantesco flujo de este aparato se aplasta contra el ala a través de toberas aplanadas y, guiado hacia el exterior a través de generadores de vórtices, pasa sobre los sectores interiores del flap que pueden ser deprimidos hasta alcanzar los 75°.
El efecto Coanda es más efectivo y poderoso si los motores también se inclinan en la dirección del mismo ángulo, apuntando casi directamente hacia abajo y, por ende, proporcionando una sustentación casi igual al empuje combinado de las plantas motrices.
Específicamente en los sistemas de control especiales, se realinean automáticamente los flaps si alguno de los motores falla. Actualmente se está investigando una remodelación del cuatrimotor de Havilland Canadá Buffalo, proyectado para servicios civiles e incorporando el sistema USB (soplado de las superficies superiores).

Mejor resistencia con partes de un avion

Desde los comienzos de los vuelos con aeroplanos, los aviadores han tratado de reducir la resistencia al avance (que puede traducirse aproximadamente como "resistencia del aire").
El método principal para alcanzar este objetivo consiste en proporcionar mayor ahusamiento al aparato o dando a todas las partes de un avion una configuración aerodinámica. En gran medida, la reducción de la resistencia al avance dependía de la estructura, y los verdaderos avances en este sentido se produjeron solamente cuando se adoptó la célula con recubrimiento resistente totalmente metálico.
Cubiertas metálicas lisas, remaches enrasados, cabinas cuidadosamente diseñadas aerodinámicamente (preferiblemente con cubiertas cerradas) y los trenes de aterrizaje retráctiles, todas estas partes ayudaron al desarrollo de las principales contribuciones en este sentido, como así también el perfeccionamiento de las instalaciones de las plantas motrices.

Han sido muchos los argumentos que han girado alrededor de la supuesta menor resistencia al avance que ofrecen los motores lineales refrigerados por agua comparados con los motores radiales refrigerados por aire, pero estos argumentos se basaban normalmente en razonamientos incorrectos que a su vez estaban fundamentados por las pobres instalaciones empleadas.
Los trenes de aterrizaje retráctiles fueron diseñados por el año 1914, pero los sistemas que efectivamente fueron utilizados en vuelo son de 1919 y no fueron producidos hasta 1931. En la mayor parte de los casos, Estados Unidos tomó la delantera, y en los primeros esquemas la parte inferior de los neumáticos principales se proyectaron de modo tal que pudiesen proporcionar algo sobre lo cual aterrizar ante la eventualidad de algún fallo (del piloto o del sistema) al extender el tren de aterrizaje antes de descender.

Los primeros sistemas resultaban frecuentemente muy complicados y pesados normal mente requerían arduos esfuerzos manuales para accionarlos. No fue sino hasta el año 1935 cuando aparecieron verdaderamente las geometrías elegantes, cuando los trenes de aterrizaje de los cazas más bonitos se plegaban dentro o fuera para ser guardados dentro del ala, por delante o por detrás del larguero frontal del ala.

Reducción de la relación grosor/cuerda alar

El advenimiento de los reactores, exigió acelerar el proceso de reducción de la relación entre el grosor y la cuerda alar (relación t/c -thickness/chord-) que había comenzado en el año 1930.
Durante estos años un avion de los caza fueron diseñados sobre el supuesto que debía tener una relación t/c de aproximadamente el 20% (es decir, la cuerda del ala era cinco veces el máximo del grosor) y un bombardero una relación t/c del 25 °/o. A medida que las velocidades y los motores mejoraron, estas hipótesis no tuvieron mucho sentido.
Después de la Segunda Guerra Mundial los perfiles laminares fueron adoptados universalmente para los aviones veloces, y la relación t/c se redujo al 8 °/o en aviones del tipo del Lockheed Shooting Star y el Hawker Hunter, al 5% en los cazas supersónicos y a una cifra notable que oscilaba entre el 3,3 y el 3,5 % en el Convair B-58, el Lockheed F-104 y el Dassault Mirage III. Este tipo de alas sumamente delgadas ayudaron a los primeros aviones de velocidades de Mach 2 a mantener la resistencia al avance menor que el del empuje útil del motor, pero tenía el inconveniente de proporcionar una sustentación muy pobre a bajas velocidades, esto hacía que estos tres aviones mencionados debían despegar y aterrizar a velocidades muy altas.

La Regla del Área

Partes de un Avion antiguoEn 1953, Richard T. Whitcomb, postuló una regla general para las formas en las partes de un avion con un mínimo de resistencia transónica al avance. Se llamaba Regla del Área, establece que la superficie transversal de un aeroplano que pretende volar a una velocidad superior a la del sonido debe aumentar uniformemente desde el morro a la cola. En otras palabras, partes tales como la cabina, el ala, la deriva, el depósito lanzable o cualquier otro saliente debe estar compensada por una reducción en otro sitio.
Algunos de los primeros aparatos que respetaron la Regla del Área, como por ejemplo el F-102 (que más tarde fue supersónico) y el Buccaneer, exhibían obvios fuselajes medios ahusados y sección trasera abultada, sin embargo los aviones supersónicos modernos respetan la Regla de maneras más sutiles.
Un avion supersónicos tienden también a presentar una cubierta baja, parabrisas en forma de V y modestos ángulos cónicos en el morro y otros sectores del aparato. Su alargamiento total, una medida de esbeltez, equivalente a la longitud dividida por el diámetro medio del cuerpo, debe ser alta. Es por esta tan sencilla razón que los pasajeros no pueden sentarse en filas de a diez, uno al lado del otro, en un Concorde como pueden hacerlo en un avión subsónico. Aun cuando algunos aviones tratan de convertirse en aviones aeroespaciales hipersónicos (muchas veces más veloces que el sonido), capaces de volar en la atmósfera o en el espacio, resultan muy romos y gruesos. Ejemplos de ello son el M2-F2 y el HL-10, denominados "fuselajes sustentantes", y el famoso Space Shuttle.

Flujo laminar

Todos los aviones, supersónicos o no, se fabrican hoy en día tan adecuadamente como sea posible, con el recubrimiento más liso para reducir la resistencia al avance en la capa límite debida a la fricción del recubrimiento. El ala de flujo laminar ayuda porque el flujo del aire se acelera sobre la parte frontal del ala en dirección a la sección más gruesa, y en un flujo en aceleración resulta más sencillo mantener la capa límite laminar o lisa. Pero en la sección trasera del ala el flujo vuelve a reducir su velocidad y entonces la capa límite tiende a separarse de la superficie y se convierte en turbulencia, proporcionando por tanto una mayor resistencia al avance. Este efecto tiene lugar siempre que la velocidad del flujo de aire desciende en relación con el avión, y fue para evitar esta situación que los diseñadores de ala baja a menudo insertaban listones en las uniones entre la sección trasera del ala y el fuselaje.

Propulsión

Las primeras instalaciones de motores en los aviones eran muy toscas y mal acabadas. Las partes de un avion, como las tuberías de combustible y de refrigeración por agua debían estar libres de fugas, y la hélice obtenía su forma correcta tras múltiples laminaciones de madera muy dura; sin embargo las cualidades aerodinámicas estaban totalmente ausentes. Curtiss, en el año 1923, logróque se interesaran con la instalación de un motor D-12 siguiendo pautas aerodinámicas, pero para ese entonces el radiador de agua era meramente un pariente cerrado de un radiador de automóvil situado en medio de la corriente de aire.
Recién en 1928 los radiadores comenzaron a integrarse, dentro de conductos adaptados que tenían la forma de un difusor -un conducto más grueso en el centro y que de este modo cumplía con la función de retardar el flujo de aire de modo que el aire se demoraba mientras pasaba por las superficies calientes del radiador y luego salía aceleradamente hacia fuera a través de un conducto. En varios aviones de caza, no había ningún conducto, lo que si que el radiador estaba instalado sobre un montaje con guías verticales, con mangueras de goma para el agua, y el piloto podía extraerlo colocándolo, dentro de la corriente de aire el tiempo suficiente como para mantener las temperaturas dentro de los límites convenientes. El radiador integral fue reconocido finalmente como un avion esencialmente de propulsión; sumando calor al flujo de aire su energía se incrementa y, hacia el año 1941, el radiador del North American P-51 Mustang, debajo de la sección trasera del fuselaje, y los radiadores del de Havilland Mosquito, dentro de los bordes de ataque interiores del ala, no proporcionaban ninguna resistencia al avance sino que incrementaban el empuje positivo.
En esta época el refrigerante ya no era agua, sino glicoletileno, y el circuito refrigerante operaba a presión, con un control termoestático para ajustar la posición del o de los flaps de salida del aire.

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