Aeronave de ala fija
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 de avance del avión. y la forma de las alas. Las aeronaves de ala fija son distintas de las aeronaves de ala giratoria (en las que las alas forman un rotor montado en un eje giratorio o 'mástil') y de los ornitópteros (en los que las alas baten de manera similar a la de un pájaro). Las alas de un avión de ala fija no son necesariamente rígidas; cometas, alas delta, aeronaves de ala de barrido variable y aeroplanos que usan morphing de ala son ejemplos de aeronaves de ala fija.
Las aeronaves de ala fija que se deslizan, incluidos los planeadores de vuelo libre de varios tipos y las cometas atadas, pueden utilizar el aire en movimiento para ganar altitud. Las aeronaves (aviones) de ala fija propulsadas que obtienen empuje hacia adelante de un motor incluyen parapentes motorizados, alas delta motorizadas y algunos vehículos de efecto suelo. La mayoría de los aviones de ala fija son pilotados por un piloto a bordo de la nave, pero algunos están diseñados específicamente para no ser tripulados y controlados de forma remota o autónoma (utilizando computadoras a bordo).
Historia
Primeras cometas
Las cometas se usaban hace aproximadamente 2800 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, según su interpretación de las pinturas rupestres en la isla de Muna frente a Sulawesi. Al menos en el año 549 d. C., se volaban cometas de papel, como se registró en ese año, se usó una cometa de papel como mensaje para una misión de rescate. Las fuentes chinas antiguas y medievales enumeran otros usos de las cometas para medir distancias, probar el viento, levantar hombres, señalar y comunicar para operaciones militares.
Marco Polo trajo historias de cometas a Europa a fines del siglo XIII, y los marineros trajeron cometas de Japón y Malasia en los siglos XVI y XVII. Aunque inicialmente se consideraron meras curiosidades, en los siglos XVIII y XIX las cometas se utilizaron como vehículos para la investigación científica.
Planeadores y modelos motorizados
Alrededor del 400 a. 660 pies). Esta máquina puede haber sido suspendida para su vuelo.
Uno de los primeros supuestos intentos con planeadores fue el del monje Eilmer de Malmesbury, del siglo XI, 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.
En 1799, Sir George Cayley expuso el concepto del avión moderno como una máquina voladora de ala fija con sistemas independientes de sustentación, propulsión y control. Cayley construía y volaba modelos de aeronaves de ala fija ya en 1803, y construyó un exitoso planeador para transporte de pasajeros en 1853. En 1856, el francés Jean-Marie Le Bris realizó el primer vuelo propulsado, al tener su planeador "L'Albatros artificiel" tirado por un caballo en una playa. En 1884, el estadounidense John J. Montgomery realizó vuelos controlados en un planeador como parte de una serie de planeadores construidos entre 1883 y 1886. Otros aviadores que realizaron vuelos similares en ese momento fueron Otto Lilienthal, Percy Pilcher y 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 voló un avión de ala fija propulsado.
Vuelo motorizado
Sir Hiram Maxim construyó una nave que pesaba 3,5 toneladas, con una envergadura de 110 pies (34 metros) que estaba propulsada por dos máquinas 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, de lo que se presume que Maxim se dio cuenta, porque posteriormente abandonó el trabajo en ella.
Los hermanos Wright' vuelos en 1903 con su Flyer I son reconocidos por la Fédération Aéronautique Internationale (FAI), el organismo de establecimiento de estándares y mantenimiento de registros para la aeronáutica, como "el primer sostenido y controlado más pesado que- Vuelo propulsado por aire. En 1905, el Wright Flyer III era capaz de realizar un vuelo estable y totalmente controlable durante períodos considerables.
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. El vuelo fue certificado por la FAI.
El diseño Bleriot VIII de 1908 fue uno de los primeros diseños de aviones que tenía la configuración moderna de tractor monoplano. Tenía superficies de cola móviles que controlaban tanto la guiñada como el cabeceo, una forma de control de alabeo suministrado por alabeo o alerones y controlado por su piloto con un joystick y una barra de timón. Fue un importante predecesor de su último avión de cruce de canales Bleriot XI del verano de 1909.
Primera Guerra Mundial
La Primera Guerra Mundial sirvió como banco de pruebas para el uso del avión como arma. Las aeronaves demostraron su potencial como plataformas móviles de observación y luego demostraron ser máquinas de guerra capaces de causar bajas al enemigo. La primera victoria aérea conocida con un avión de combate armado con ametralladoras sincronizadas ocurrió en 1915, por el alemán Luftstreitkräfte Leutnant Kurt Wintgens. Aparecieron ases de combate; 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 entre Estados Unidos y Canadá tuvieron lugar en 1919.
La aviación de entreguerras en la "Edad de Oro"
La llamada edad de oro de la aviación ocurrió entre las dos guerras mundiales, durante la cual ambas interpretaciones actualizadas de avances anteriores, como con Hugo Junkers' pionera en fuselajes totalmente metálicos en 1915 que condujo a aviones multimotor gigantes de más de 60 metros de envergadura a principios de la década de 1930, adopción del motor radial en su mayoría refrigerado por aire como un práctico motor de avión junto con el potente V-12 refrigerado por líquido motores de aviación y casos cada vez mayores de intentos de vuelo de larga distancia, como con un Vickers Vimy en 1919, seguido solo unos meses después por el vuelo transatlántico NC-4 de la Marina de los EE. UU.; culminando en mayo de 1927 con el vuelo transatlántico en solitario de Charles Lindbergh en el Spirit of St. Louis, estimulando intentos de vuelo cada vez más largos, abriendo camino para que los vuelos de larga distancia del futuro se conviertan en vulgar.
Segunda Guerra Mundial
Los aviones estuvieron presentes en todas las principales 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 su uso no se generalizó debido a la alta tasa de bajas que se producía a menudo. La cometa de rotor Focke-Achgelis Fa 330 Bachstelze (Wagtail) de 1942 se destacó por su uso por parte de los submarinos alemanes.
Antes y durante la guerra, tanto los diseñadores británicos como los 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 entró en servicio el británico Gloster Meteor, pero nunca vio acción: las velocidades aéreas máximas de los aviones para esa época llegaron a 1130 km/h (81 mph), con el vuelo récord no oficial de principios de julio de 1944 del prototipo de caza cohete alemán Me 163B V18.
Posguerra
En octubre de 1947, el Bell X-1 fue el primer avión en superar la velocidad del sonido.
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 a reacción, el de Havilland Comet, se introdujo en 1952, seguido por el soviético Tupolev Tu-104 en 1956. El Boeing 707, el primer avión comercial de gran éxito, estuvo en servicio comercial durante más de 50 años. de 1958 a 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
Avión/avión
Un avión (también conocido como avión o simplemente avión) es una aeronave de ala fija propulsada que es propulsada hacia adelante por empuje de un motor a reacción o 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, militar e investigación.
Hidroavión
Un hidroavión es una aeronave de ala fija capaz de despegar y aterrizar (aterrizar) en el agua. Los hidroaviones que también pueden operar desde tierra firme son una subclase llamada avión anfibio. Estos aviones a veces se llamaban hidroaviones. Los hidroaviones y los anfibios suelen dividirse en dos categorías en función de sus características tecnológicas: hidroaviones y hidroaviones.
- A flotadorplano es similar en el diseño general a un avión terrestre, con un fuselaje generalmente no modificado en comparación con su versión del plan de tierra, excepto que las ruedas en la base del bajo carruaje son reemplazadas por flotadores, permitiendo que el oficio funcione de agua en lugar de de tierra seca.
- A barco volador es un plan de mar con un casco hermético que forma las áreas inferiores (ventral) de su fuselaje, descansando directamente sobre la superficie del agua. Se diferencia de un plano flotante ya que no necesita flotadores adicionales para la flotabilidad, aunque puede tener pequeños flotadores de subida o esponsales de montaje de fuselaje para estabilizarlo en el agua. Los grandes planos de mar suelen ser barcos voladores, con la mayoría de los diseños de aviones anfibios clásicos utilizando alguna forma de diseño de lancha voladora para su fuselaje/hull.
Planeadores motorizados
Muchas formas de planeador (ver más abajo) se pueden modificar agregando una pequeña planta de energía. Éstos incluyen:
- Afilador de motor: un alambrado convencional o un plan de vela con una central eléctrica auxiliar que se puede utilizar cuando está en vuelo para aumentar el rendimiento.
- Encendedor de colgar alimentado – un encendedor de colgar con una planta de energía añadido.
- Paracaídas alimentadas: un parapente tipo de paracaídas con una estructura de aire integrada, asiento, bajo custodia y planta de energía colgada debajo.
- Parapente alimentado o paramotor – un parapente con una central eléctrica suspendida detrás del piloto.
Vehículo de efecto suelo
Un vehículo de efecto suelo (GEV) es una nave que alcanza un vuelo nivelado cerca de la superficie de la tierra, haciendo uso del efecto suelo, una interacción aerodinámica entre las alas y la tierra. superficie Algunos GEV pueden volar más alto fuera del efecto suelo (OGE) cuando es necesario; estos se clasifican como aviones de ala fija con motor.
Planeador
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 sustentación, y cuyo vuelo libre no depende de un motor. Un planeador es un planeador de ala fija diseñado para elevarse: la capacidad de ganar altura en corrientes de aire ascendentes y volar durante períodos prolongados.
Los planeadores se utilizan principalmente con fines recreativos, 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.
Al igual que ocurre con los aviones, existe una gran variedad de tipos de planeadores que difieren 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 grandes planeadores suelen lanzarse con un avión remolcador o con 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. Los aviones propulsados por cohetes y los aviones espaciales también han realizado aterrizajes sin motor.
Los planeadores y planeadores que se utilizan para el deporte del vuelo sin motor tienen una alta eficiencia aerodinámica. La relación de elevación a arrastre más alta 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 conseguido 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 ala delta y los parapentes, se lanzan con los pies y, en general, son más lentos, más pequeños y menos costosos que los planeadores. Los ala delta suelen tener alas flexibles a las que les da forma un marco, aunque algunos tienen alas rígidas. Los parapentes y los aviones de papel no tienen estructura en las alas.
Los planeadores y los planeadores pueden compartir una serie de características en común con los aviones a motor, incluidos muchos de los mismos tipos de estructuras de fuselaje y alas. Por ejemplo, el Horten H.IV era un planeador de ala voladora sin cola, y el transbordador espacial con forma de ala delta volaba de manera muy similar a un planeador convencional en la atmósfera inferior. Muchos planeadores también usan controles e instrumentos similares a los de las embarcaciones motorizadas.
Tipos de planeador
La principal aplicación actual de los aviones planeadores es el deporte y la recreación.
Velero
Los planeadores se desarrollaron a partir de la década de 1920 con fines recreativos. A medida que los pilotos comenzaron a entender cómo usar el aire ascendente, se desarrollaron planeadores de planeadores con una alta relación sustentación-resistencia al avance. Estos permitieron planeos más largos a la siguiente fuente de 'ascensor' y, por lo tanto, 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 con una alta relación de aspecto. Están disponibles planeadores de un solo asiento y de dos asientos.
Inicialmente, el entrenamiento se realizaba mediante "saltos" en planeadores primarios que son aeronaves muy básicas sin cabina e instrumentos mínimos. Desde poco después de la Segunda Guerra Mundial el entrenamiento siempre se ha hecho en planeadores biplaza dual control, pero también se utilizan biplazas de altas prestaciones para repartir la carga de trabajo y el disfrute de los vuelos largos. Originalmente se usaban patines para aterrizar, pero ahora la mayoría aterriza sobre ruedas, a menudo retráctiles. Algunos planeadores, conocidos como planeadores de motor, están diseñados para vuelos sin motor, pero pueden desplegar motores de pistón, rotativos, a reacción o eléctricos. Los planeadores están clasificados por la FAI para competencias en clases de competencia de planeadores principalmente en función 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 "airchairs", en función de 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 algo de seguridad adicional contra choques, ya que el piloto puede estar atado a un asiento vertical dentro de una estructura deformable. El aterrizaje suele ser sobre una o dos ruedas, lo que distingue a estas embarcaciones de los ala delta. Varios planeadores ultraligeros comerciales han ido y venido, pero la mayoría de los desarrollos actuales son realizados por diseñadores individuales y constructores de viviendas.
Planeadores militares
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, p. C-47 Dakota, o por bombarderos que habían sido relegados a actividades secundarias, p. Stirling corto. Una vez liberados del remolque cerca del objetivo, aterrizaron lo más cerca posible del objetivo. La ventaja sobre los paracaidistas era que se podía aterrizar equipo pesado y que las tropas se reunían rápidamente en lugar de dispersarse en una zona de lanzamiento. Los planeadores se trataron como desechables, lo que llevó a la construcción con materiales comunes y económicos como la madera, aunque algunos se recuperaron y reutilizaron. 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 lanzarse en paracaídas, lo que provocó que los planeadores cayeran en desgracia.
Planeadores de investigación
Incluso después del desarrollo de los aviones motorizados, los planeadores continuaron utilizándose para la investigación aeronáutica. 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 ala delta modernos.
La investigación inicial en muchos tipos de naves de ala fija, incluidas las alas voladoras y los cuerpos de elevación, también se llevó a cabo utilizando prototipos sin motor.
Ala delta
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 del cuerpo en oposición a un marco de control. La mayoría de los ala delta 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
Un parapente es un avión planeador liviano, de vuelo libre y lanzado con los pies sin una estructura primaria rígida. 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 por el exterior. El parapente suele ser una actividad recreativa.
Planeadores no tripulados
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 aviones planeadores hasta modelos a escala precisos, algunos de los cuales pueden ser muy grandes.
Las bombas deslizantes son bombas con superficies aerodinámicas que permiten una trayectoria de vuelo deslizante en lugar de balística. Esto permite que el avión de transporte ataque un objetivo fuertemente defendido desde la distancia.
Cometa
Una cometa es una aeronave amarrada a un punto fijo para que el viento sople sobre sus alas. La sustentación se genera cuando el aire fluye sobre el ala de la cometa, lo que genera una presión baja sobre el ala y una presión alta debajo, y desvía 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 cuerdas 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 J.W. Dunne a veces volaba 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
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Aplicaciones militares
Las cometas se han utilizado para señalar, para la entrega de municiones y para la observación, elevando a un observador sobre el campo de batalla y utilizando fotografías aéreas de cometas.
Ciencia y meteorología
Las cometas se han utilizado con fines científicos, como el famoso experimento de Benjamin Franklin que demostró 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 luminosas
Se pueden usar cometas para transportar antenas de radio. Este método se utilizó para la estación de recepción 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 usar para transportar efectos de luz, como barras de luz o luces que funcionan con baterías.
Tracción cometa
Las cometas se pueden usar para arrastrar personas y vehículos a favor del viento. Las cometas tipo foil eficientes, como las cometas motorizadas, también se pueden usar para navegar en ceñida bajo los mismos principios que se usan en otras embarcaciones de vela, siempre que las fuerzas laterales en el suelo o en el agua se redirijan como con las quillas, las tablas del centro, las ruedas y cuchillas de hielo de las embarcaciones tradicionales de vela. En las últimas dos décadas, varios deportes de navegación con cometas se han vuelto populares, como kite buggy, kite landboarding, kite boat y kite surf. El kitesurf en la 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 altitudes más altas
- Los kites pueden ser maniobrados dinámicamente, lo que aumenta drásticamente la fuerza disponible
- No es necesario que las estructuras mecánicas resistan las fuerzas de curvatura; los vehículos o cascos pueden ser muy ligeros o dispensados por completo
Generación de energía
Más de cien participantes están llevando a cabo proyectos de investigación y desarrollo conceptuales para investigar el uso de cometas en el aprovechamiento de las corrientes de viento a gran altura para la generación de electricidad.
Usos culturales
Los festivales de cometas son una forma popular de entretenimiento en todo el mundo. Incluyen eventos locales, festivales tradicionales y festivales internacionales importantes.
Diseños
- Bermuda kite
- Kit de bolos, por ejemplo Rokkaku
- Kit celular o caja
- Chapi-chapi
- Delta kite
- Foil, parafoil o kit de proa
- Malay kite ver también wau bulan
- Tetraedral kite
Tipos
- Kit ampliado de poliestireno
- Gatito de caza
- Kit de interior
- Kit de línea individual inflable
- Kytoon
- Man-lifting kite
- Rogallo parawing kite
- Stunt (sport) kite
- Kit de agua
Características
Estructura de avión
Las partes estructurales de un avión de ala fija se denominan fuselaje. Las piezas presentes pueden variar según el tipo y propósito de la aeronave. Los primeros tipos generalmente estaban hechos de madera con superficies de alas de tela. Cuando los motores estuvieron disponibles para un vuelo propulsado hace unos cien años, sus monturas estaban hechas de metal. Luego, a medida que aumentaban las velocidades, más y más piezas se convirtieron en metal 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 partes estructurales típicas incluyen:
- Uno o más grandes horizontales alas, a menudo con una forma de sección transversal de airefoil. El ala desvía el aire hacia abajo mientras el avión avanza, generando fuerza de elevación para apoyarlo en vuelo. El ala también proporciona estabilidad en rollo para evitar que el avión rode a la izquierda o a la derecha en vuelo constante.
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- A fuselaje, un cuerpo largo, delgado, generalmente con extremos cónicos o redondeados para hacer su forma aerodinámicamente suave. El fuselaje se une a las otras partes de la estructura aérea y generalmente contiene cosas importantes como el piloto, los sistemas de carga y vuelo.
- A estabilizador vertical o aleta es una superficie vertical similar al ala montada en la parte trasera del plano y normalmente sobresaliendo sobre él. La aleta estabiliza el yaw del avión (izquierda o derecha) y monta el timón que controla su rotación a lo largo de ese eje.
- A estabilizador horizontal, generalmente montado en la cola cerca del estabilizador vertical. El estabilizador horizontal se utiliza para estabilizar el tono del avión (hasta arriba o abajo) y monta los ascensores que proporcionan control de tono.
- Equipo de aterrizaje, un conjunto de ruedas, esquiados o flotadores que soportan el plano mientras está en la superficie. En los planos del mar, el fondo del fuselaje o flotadores (pontones) lo soportan mientras que en el agua. En algunos aviones, el equipo de aterrizaje retrae durante el vuelo para reducir la arrastre.
Alas
Las alas de un avión de ala fija son planos estáticos que se extienden a ambos lados del avión. Cuando el avión viaja hacia adelante, el aire fluye sobre las alas que tienen forma para crear sustentación.
Estructura de ala
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 sustentación que ejerce el flujo de aire sobre ellas. Los aviones más grandes tienen superficies de ala rígidas que brindan resistencia adicional.
Ya sean flexibles o rígidas, la mayoría de las alas tienen una estructura 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 se extienden desde la base hasta la punta, y muchas nervaduras que se extienden 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 aerodinámicas eran muy delgadas y no podían tener un marco fuerte instalado en su interior. Entonces, hasta la década de 1930, la mayoría de las alas eran demasiado livianas para tener la fuerza suficiente y se agregaron puntales y cables de refuerzo externos. Cuando la potencia del motor disponible aumentó durante las décadas de 1920 y 1930, las alas se podían hacer lo suficientemente pesadas y fuertes como para que ya no se necesitaran refuerzos. Este tipo de ala no arriostrada se denomina ala en voladizo.
Configuración de alas
El número y la forma de las alas varían ampliamente en diferentes tipos. Un avión de ala dado puede tener una envergadura completa o estar dividido por un fuselaje central en alas de babor (izquierda) y estribor (derecha). Ocasionalmente, incluso más, se han utilizado alas, y el triplano de tres alas alcanzó cierta fama en la Primera Guerra Mundial. El cuadruplano de cuatro alas y otros diseños multiplano 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 del motor disponible aumentó durante las décadas de 1920 y 1930 y ya no se necesitaban arriostramientos, el monoplano sin arriostramiento o en voladizo se convirtió en la forma más común de tipo propulsado.
La forma en planta del ala es la forma vista desde arriba. Para ser eficiente desde el punto de vista aerodinámico, un ala debe ser recta con una gran envergadura de lado a lado pero tener una cuerda corta (alta relación de aspecto). Pero para ser estructuralmente eficiente y, por lo tanto, liviana, un ala debe tener una envergadura corta pero un área suficiente para proporcionar sustentación (relación de aspecto baja).
A velocidades transónicas, cercanas a la velocidad del sonido, es útil barrer el ala hacia atrás o hacia adelante para reducir la resistencia de las ondas de choque supersónicas a medida que comienzan a formarse. El ala en flecha es solo un ala recta que se mueve hacia atrás o hacia adelante.
El ala delta tiene forma de triángulo y se puede utilizar por varios motivos. Como ala Rogallo flexible, permite una forma estable bajo fuerzas aerodinámicas, por lo que a menudo se usa para cometas y otras embarcaciones ultraligeras. Como ala supersónica, combina alta resistencia con baja resistencia, por lo que a menudo se usa para jets rápidos.
Un ala de geometría variable se puede cambiar en vuelo a una forma diferente. El ala de barrido variable se transforma de una configuración recta eficiente para despegue y aterrizaje a una configuración de barrido de baja resistencia para vuelos de alta velocidad. Se han volado otras formas de forma en planta variable, pero ninguna ha ido más allá de la etapa de investigación.
Fuselaje
Un fuselaje es un cuerpo largo y delgado, generalmente con extremos cónicos o redondeados para que su forma sea aerodinámicamente suave. La mayoría de los aviones de ala fija tienen un solo fuselaje, a menudo denominado simplemente 'el cuerpo'. Otros pueden tener dos o más fuselajes, o el fuselaje puede estar equipado con brazos a ambos lados de la cola para permitir que se utilice el extremo trasero del fuselaje.
El fuselaje puede contener una tripulación de vuelo, pasajeros, carga o carga útil, combustible y motor(es). Las aeronaves sin piloto (drones) no suelen tener un piloto ni ninguna otra tripulación de vuelo o pasajeros a bordo. Los planeadores generalmente no tienen combustible ni motores, aunque algunas variaciones, como los planeadores motorizados y los planeadores cohete, los tienen para uso temporal u opcional.
Los pilotos de aviones tripulados de ala fija suelen controlarlos desde el interior de una cabina, normalmente situada en la parte delantera o superior del fuselaje, equipada con mandos y normalmente ventanas e instrumentos. Las aeronaves suelen tener dos o más pilotos, con uno al mando general (el 'piloto') y uno o más 'copilotos'. En aviones más grandes, un navegador también suele estar sentado en la cabina. Algunas aeronaves militares o especializadas también pueden tener otros miembros de la tripulación de vuelo en la cabina.
En los aviones pequeños, los pasajeros suelen estar sentados detrás del piloto o pilotos en la misma cabina, aunque en ocasiones el asiento de un pasajero puede estar al lado o incluso delante del piloto. Los aviones de pasajeros más grandes tienen una cabina de pasajeros separada u ocasionalmente cabinas que están físicamente separadas de la cabina.
Alas contra cuerpos
Ala voladora
Un ala voladora 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.
La configuración del ala voladora se estudió ampliamente en las décadas de 1930 y 1940, especialmente por Jack Northrop y Cheston L. Eshelman en los Estados Unidos, y Alexander Lippisch y los hermanos Horten en Alemania. Después de la guerra, una serie de diseños experimentales se basaron en el concepto de alas volantes. Cierto interés general continuó hasta principios de la década de 1950, pero los diseños no necesariamente ofrecían una gran ventaja en el rango y presentaban una serie de problemas técnicos, lo que llevó a la adopción de "convencional" soluciones como el Convair B-36 y el B-52 Stratofortress. Debido a la necesidad práctica de un ala profunda, el concepto de ala voladora 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 avión de transporte táctico.
El interés por las alas voladoras se renovó en la década de 1980 debido a sus secciones transversales de reflexión de radar potencialmente bajas. La tecnología Stealth se basa en formas que solo reflejan las ondas de radar en ciertas direcciones, lo que hace que la aeronave sea difícil de detectar a menos que el receptor de radar esté en una posición específica en relación con 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 voladora no son las necesidades principales. Sin embargo, los modernos sistemas fly-by-wire controlados por computadora permitieron minimizar muchos de los inconvenientes aerodinámicos del ala voladora, lo que lo convirtió en un bombardero de largo alcance eficiente y estable.
Cuerpo de ala combinada
Las aeronaves con cuerpo de ala mixta tienen un cuerpo aplanado y con forma aerodinámica, que produce la mayor parte de la sustentación para mantenerse en el aire, y estructuras de ala distintas y separadas, aunque las alas se mezclan suavemente con el cuerpo.
Por lo tanto, los aviones con cuerpo de ala mixta incorporan características de diseño tanto de un fuselaje futurista como de un diseño de ala voladora. 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 nave contribuya a la generación de sustentación con el resultado de una economía de combustible potencialmente mayor.
Cuerpo de elevación
Un cuerpo de sustentación es una configuración en la que el propio cuerpo produce sustentación. En contraste con un ala voladora, que es un ala con un fuselaje convencional mínimo o nulo, un cuerpo de sustentación puede considerarse 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 de elevación generalmente minimizan la resistencia y la estructura de un ala para vuelos subsónicos, supersónicos e hipersónicos, o el reingreso de naves espaciales. Todos estos regímenes de vuelo plantean desafíos para la estabilidad de vuelo adecuada.
El levantamiento de cuerpos fue un área importante de investigación en las décadas de 1960 y 1970 como medio para construir una nave espacial tripulada pequeña y liviana. EE. UU. construyó una serie de famosos aviones cohete con cuerpo elevador para probar el concepto, así como varios vehículos de reingreso lanzados con cohetes que se probaron sobre el Pacífico. El interés se desvaneció cuando la Fuerza Aérea de los EE. UU. perdió interés en la misión tripulada, y el desarrollo principal terminó durante el proceso de diseño del transbordador espacial cuando quedó claro que los fuselajes de gran forma dificultaban el ajuste del tanque de combustible.
Empenaje y plano de proa
El ala de sección aerodinámica clásica 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 que incluyen, más recientemente, la estabilidad artificial electrónica.
Pero para lograr equilibrio, estabilidad y control, la mayoría de los tipos de ala fija tienen un empenaje que comprende una aleta y un timón que actúan horizontalmente y un plano de cola y profundidad que actúan verticalmente. Esto es tan común que se conoce como el diseño convencional. A veces puede haber dos o más aletas, espaciadas a lo largo del plano de cola.
Algunos tipos tienen un "canard" plano de proa delante del ala principal, en lugar de detrás de ella. Este plano de proa puede contribuir al asiento, la estabilidad o el control de la aeronave, oa varios de ellos.
Controles de aeronaves
Control de cometas
Las cometas se controlan mediante cables que llegan hasta el suelo. Por lo general, cada cable actúa como una atadura a la parte de la cometa a la que está conectado.
Controles de aviones de vuelo libre
Los planeadores y aviones tienen sistemas de control más complejos, especialmente si están pilotados.
Los controles principales permiten al piloto dirigir la aeronave en el aire. Por lo general, estos son:
- El yugo o joystick controla la rotación del avión sobre los ejes de lanzamiento y rollo. Un yugo se asemeja a un volante, y un palo de control es un joystick. El piloto puede lanzar el avión hacia abajo empujando en el yugo o palo, y lanzar el avión hacia arriba tirando sobre él. Rolling the plano se logra girando el yugo en la dirección del rollo deseado, o inclinando el palo de control en esa dirección.
- pedales de escalera control de rotación del avión sobre el eje de yaw. Hay dos pedales que giran para que cuando uno es presionado hacia adelante el otro se mueva hacia atrás, y viceversa. El piloto presiona en el pedal derecho del timón para que el avión yaw a la derecha, y empuja en el pedal izquierdo para que se desvíe a la izquierda. El timón se utiliza principalmente para equilibrar el plano en turnos, o para compensar los vientos u otros efectos que tienden a girar el plano sobre el eje de yaw.
- En los tipos alimentados, un control de parada del motor ("corte de combustible", por ejemplo) y, por lo general, un Throttle o palanca y otros controles, como un control de mezcla de combustible (para compensar los cambios de densidad de aire con cambio de altitud).
Otros controles comunes incluyen:
- Flap palanca, que se utilizan para controlar la posición de deflexión de las alas.
- palancas, que se utilizan para controlar la posición de los spoilers en las alas, y para armar su despliegue automático en aviones diseñados para desplegarlos en el aterrizaje. Los spoilers reducen el ascensor para aterrizar.
- Controles de Trim, que generalmente toman la forma de cubos o ruedas y se utilizan para ajustar el tono, el rollo o el yaw trim. Estos son a menudo conectados a pequeñas láminas de aire en el borde del sendero de las superficies de control llamadas "pantallas de borde". Trim se utiliza para reducir la cantidad de presión sobre las fuerzas de control necesarias para mantener un curso constante.
- En los tipos de ruedas, Frenos se utilizan para frenar y detener el avión en el suelo, y a veces para turnos en el suelo.
Una nave puede tener dos pilotos' asientos 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
En las aeronaves de ala fija tripuladas, los instrumentos brindan información a los pilotos, incluido el vuelo, los motores, la navegación, las comunicaciones y otros sistemas de aeronaves que pueden instalarse.
Línea superior (izquierda a derecha): indicador de velocidad del aire, indicador de actitud, altímetro.
fila inferior (izquierda a derecha): coordinador de turno, indicador de encabezado, indicador de velocidad vertical.
Los seis instrumentos básicos, a veces denominados "six pack", son los siguientes:
- El (ASI) muestra la velocidad a la que el avión se mueve a través del aire circundante.
- El (AI), a veces llamado horizonte artificial, indica la orientación exacta de la aeronave sobre sus ejes de lanzamiento y rollo.
- El altimeter indica la altitud o altura del plano por encima del nivel del mar medio (AMSL).
- El indicador de velocidad vertical (VSI), o variometros, muestra la velocidad a la que el avión está subiendo o descendiendo.
- El indicador del título (HI), a veces llamado giro direccional (DG), muestra la dirección de la brújula magnética que el fuselaje del avión apunta hacia. La dirección real hacia la que el avión está volando se ve afectada por las condiciones del viento.
- El turn coordinator (TC), o indicador de giro y banco, ayuda al piloto a controlar el plano en una actitud coordinada mientras gira.
Otros instrumentos de la cabina pueden incluir:
- A radio de dos vías, para permitir comunicaciones con otros aviones y con control de tráfico aéreo. Los aviones construidos antes de la Segunda Guerra Mundial pueden no haber sido equipados con una radio, pero son prácticamente esenciales en caso de emergencia.
- A Indicador de situación horizontal (HSI), para indicar la posición y movimiento del plano como se ve desde arriba con respecto al terreno, incluyendo el curso/cabeza y otra información.
- Instrumentos que muestran el estado de cada uno de los motores del avión (velocidad de operación, empuje, temperatura y otras variables).
- Sistemas de pantalla combinados como Pantallas de vuelo primarias o ayudas de navegación.
- Pantallas de información como a bordo tiempo radar exhibiciones.
- A radiodifusión (RDF), para indicar la dirección a uno o más radiobalizas, que se pueden utilizar para determinar la posición del avión.
- A navegación por satélite (satnav) sistema, para proporcionar una posición exacta.
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