ANÁLISIS FUNCIONAL V

ANÁLISIS FUNCIONAL V

En la cola del avión se encuentran situadas las siguientes superficies flexibles:

 Timón de profundidad (o elevadores)

 Timón de dirección (o timón de cola)

 
Timón de profundidad o elevadores. (Elevators) Son superficies flexibles ubicadas en la parte trasera de los estabilizadores horizontales de la cola. La función de los elevadores es hacer rotar el avión en torno a su eje lateral “Y”, permitiendo el despegue y el aterrizaje, así como ascender y descender una vez que se encuentra en el aire. Los dos elevadores se mueven simultáneamente hacia arriba o hacia abajo cuando el piloto mueve el timón, o en su lugar la palanca o bastón, hacia atrás o hacia delante.
 

Timón de cola o de dirección. (Rudder). Esta superficie flexible situada detrás del estabilizador vertical de la cola sirve para mantener o variar la dirección o rumbo trazado. Su movimiento hacia los lados hace girar al avión sobre su eje vertical “Z”. Ese movimiento lo realiza el piloto oprimiendo la parte inferior de uno u otro pedal, según se desee cambiar el rumbo a la derecha o la izquierda.

ANÁLISIS FUNCIONAL IV

ANÁLISIS FUNCIONAL IV

EJES SOBRE LOS QUE SE MUEVE EL AVIÓN

Eje “X” o longitudinal. Comienza en el morro o nariz del avión y se extiende a través de todo el fuselaje hasta llegar a la cola. El movimiento del avión sobre el eje “X” se denomina “alabeo o balanceo” y se controla por medio de los alerones.

Eje “Y” o lateral. Se extiende a todo lo largo de la envergadura de las alas, es decir, de una punta a la otra. El movimiento sobre el eje “Y” se denomina “cabeceo” y para controlarlo se utiliza el timón de profundidad o elevadores, situados en la cola del avión.



Eje “Z” o vertical. Atraviesa la mitad del fuselaje. El movimiento sobre el eje vertical se denomina “guiñada” y se controla por medio del timón de cola o dirección, situado también en la cola del avión.

 

 

SUPERFICIES FLEXIBLES DE CONTROL

Los aviones poseen, como mínimo, cuatro superficies flexibles o movibles exteriores que le permiten despegar y aterrizar, mantenerse en el aire y cambiar el rumbo. Dos de esas superficies son los alerones y los flaps, situados en las alas; las otras dos son, el timón de dirección (o timón de cola) y el timón de profundidad (o elevadores), ambas situadas en la cola.

El movimiento o control de las superficies flexibles lo realiza el piloto desde la cabina empleando dos dispositivos:

 Timón, (sustituido en algunos aviones por una palanca o bastón)

 Pedales de freno

SUPERFICIES FLEXIBLES DE LAS ALAS

 

Alerones. (Ailerons) Se encuentran situados en el borde trasero de ambas alas, cerca de las puntas. Su función es inclinar el avión en torno a su eje longitudinal “X”, con el fin de levantar un ala más que la otra, sobre todo al hacer un giro para cambiar la dirección. Esta inclinación la ejecuta el piloto haciendo girar el timón o la palanca hacia la derecha o la izquierda, según se quiera inclinar las alas en un sentido o en otro. Los alerones se mueven en sentido opuesto, es decir, cuando uno sube el otro baja

Flaps. (o Wing Flaps) Forman parte del borde trasero de las alas. En los aviones pequeños los flaps suben y bajan de forma mecánica mediante una palanca que acciona manualmente el piloto. En los de mayor tamaño y velocidad resulta prácticamente imposible mover las superficies flexibles a mano. Por esa razón en esos aviones una pequeña palanca graduada, situada a la derecha del piloto, junto a los aceleradores de los motores está destinada a accionar el sistema hidráulico que se encargan de moverlos.

 

OTROS DISPOSITIVOS DE CONTROL SITUADOS EN LAS ALAS

 

Slats. Son superficies flexibles aerodinámicas auxiliares situadas en el borde delantero o de ataque del ala, que funcionan automáticamente en algunos aviones o controlados por el piloto en otros. La función de los slats, al igual que los flaps, es alterar momentáneamente la forma del ala durante el despegue y el aterrizaje para aumentar la sustentación, además de facilitar el control del movimiento lateral del avión.

 

 

Spoilers. Los spoilers o frenos de aire son también superficies flexibles consistentes en dos tiras de metal colocadas sobre la superficie superior de cada ala. El piloto puede levantar cada spoiler de forma independiente durante el vuelo para controlar el movimiento lateral del avión o hacerlos funcionar de forma conjunta, para que actúen como frenos de aire, una vez que el avión aterriza.

Slots. Los slots son ranuras situadas cerca del borde de las alas que dejan pasar el flujo de aire cuando ésta cambia el ángulo de ataque. Su función es reducir también las turbulencias que provocan durante el vuelo los remolinos que se generan sobre la superficie del ala.

ANÁLISIS FUNCIONAL III

ANÁLISIS FUNCIONAL III

CÓMO SE CREA LA SUSTENTACIÓN

La sustentación que mantiene al avión en el aire sólo se puede crear en presencia de un fluido, es decir, de la masa de aire que existe dentro de la atmósfera terrestre. Ni la sustentación ni la resistencia se producen en el vacío. Por esa razón las naves espaciales no necesitan alas para moverse en el espacio exterior donde no hay aire, con excepción de los transbordadores que sí la necesitan para maniobrar a partir del momento que reingresan en la atmósfera terrestre y poder después aterrizar.

Existen dos teorías acerca de la creación de la sustentación: la de Bernoulli y la de Newton. Aunque ninguna de las dos se consideran perfectas, ayudan a comprender un fenómeno que para explicarlo de otra forma requeriría de una demostración matemática compleja.




Teoría de Bernoulli



La teoría del científico suizo Daniel Bernoulli (1700-1782), constituye una ayuda fundamental para comprender la mecánica del movimiento de los fluidos. Para explicar la creación de la fuerza de levantamiento o sustentación, Bernoulli relaciona el aumento de la velocidad del flujo del fluido con la disminución de presión y viceversa.



Según se desprende de ese planteamiento, cuando las partículas pertenecientes a la masa de un flujo de aire chocan contra el borde de ataque de un plano aerodinámico en movimiento, cuya superficie superior es curva y la inferior plana (como es el caso del ala de un avión), estas se separan. A partir del momento en que la masa de aire choca contra el borde de ataque de la superficie aerodinámica, unas partículas se mueven por encima del plano aerodinámico, mientras las otras lo hacen por debajo hasta, supuestamente, reencontrarse en el borde opuesto o de salida.

El teorema de Bernoulli es la explicación más comúnmente aceptada de cómo se crea la sustentación para que el avión se mantenga en el aire. Sin embargo esa teoría no es completamente cierta, pues si así fuera ningún avión pudiera volar de cabeza como lo hacen los cazas militares y los aviones de acrobacia aérea, ya que al volar de forma invertida no se crearía la fuerza de sustentación necesaria para mantenerlo en el aire al variar la forma de las alas. De hecho, las alas de esos tipos de aviones son simétricas por ambos lados.

Teoría de Newton

Por su parte, el matemático y físico inglés Sir Isaac Newton (1642-1727) planteaba que las moléculas de aire actuaban de forma similar a como lo hacen otras partículas. De ahí se desprende que, las partículas de aire al golpear la parte inferior de una superficie aerodinámica deben producir el mismo efecto que si disparamos una carga de perdigones al fondo de un plato o disco irrompible. De es forma parte de su velocidad la transferirían al plato, éste se elevaría y los perdigones rebotarían después de hacer impacto. Newton quería demostrar con esa experiencia que las partículas de aire actuaban de forma similar a como lo harían los perdigones, pues al chocar éstas con la parte de abajo de una superficie aerodinámica, le transfieren velocidad empujándola hacia arriba.

Esta teoría de Newton tampoco es completamente exacta, pues no tiene en cuenta la función que tiene la superficie superior del plano aerodinámico para crear la sustentación. Sin embargo, para condiciones de vuelo hipersónicas, que superen en cinco veces la velocidad del sonido y en densidades del aire muy bajas, la teoría de Newton sí se cumple, pues esas son, precisamente, las condiciones a las que se enfrentan los transbordadores en el espacio antes de reingresar en la atmósfera terrestre.

En relación con el teorema de Bernoulli y la teoría de Newton lo importante es comprender que la creación de la sustentación dentro de la atmósfera terrestre depende tanto de la superficie de arriba como la de abajo del ala y de las diferentes áreas de presiones que se crean. A pesar de que ninguna de las dos teorías se pueden considerar completamente perfectas ayudan, no obstante, a comprender el fenómeno de cómo se crea la sustentación que permite a los aviones mantenerse en el aire.

ANÁLISIS FUNCIONAL II

ANÁLISIS FUNCIONAL II

Fuerzas de Vuelo

El vuelo de un avión, de un pájaro, o de cualquier otro objeto involucra cuatro fuerzas que puedan ser medidas y comparadas: sustentación, resistencia, empuje, y peso. Como se puede ver en la figura de abajo, estas cuatro fuerzas están distribuidas con 1) la fuerza de sustentación dirigida hacia arriba; 2) el peso que empuja hacia abajo; 3) el empuje dirigido hacia adelante en la dirección del vuelo; 4) y la fuerza de resistencia que se opone al empuje. Para que el avión vuele, la fuerza de sustentación debe ser mayor o igual al peso. La fuerza de empuje debe ser mayor que o igual a la fuerza de resistencia. Los términos y conceptos que fueron definidos anteriormente en este capítulo se pueden ahora utilizar para calcular cada una de estas fuerzas.

PESO: Es una medida de una fuerza natural que "tira" del avión hacia la tierra (gravedad). Por lo tanto la dirección que se le asigna es hacia abajo.

FUERZA DE PROPULSIÓN: Es generado por los motores del avión. Los motores empujan hacia fuera aire rápido detrás del avión, mediante el uso de hélices propulsoras o de propulsión a chorro. Este aire rápido es lo que causa que el avión se mueva hacia adelante.

RESISTENCIA: Esta fuerza retarda el movimiento hacia adelante de un objeto, incluyendo los aviones. Hay cuatro tipos de resistencia: fuerza de fricción, resistencia de presión, resistencia inducida, y la resistencia causada por las ondas de choque. Estos tipos de resistencia dependen de la forma que tenga el cuerpo, de la suavidad de las superficies, y de la velocidad del avión. Las cuatro se suman para obtener la fuerza de resistencia total. La fuerza de resistencia se opone a la fuerza de empuje. Si empuje es mayor que la resistencia, el avión se mueve hacia adelante, pero si la fuerza de resistencia excede al empuje, el avión perderá velocidad.


FUERZA ELEVADORA: la forma aerodinámica de la alas genera una fuerza elevadora debido a que por debajo de ellas el flujo de aire tiene mayor presión que por encima, ya que pasa más rápido por esta parte. El reactor del avión expulsa un chorro de gases calientes que propulsa el aparato hacia delante. Ambas fuerzas deben superar la tresistencia del aire y el peso.

ANÁLISIS FUNCIONAL I

ANÁLISIS FUNCIONAL I

Todo el que ha viajado en avión o simplemente lo haya visto volar no puede menos que preguntarse cómo una máquina más pesada que el aire puede despegar de una pista, mantenerse en el aire, trasladarse de un punto a otro sin perder el rumbo y aterrizar de nuevo en el aeropuerto de destino.

Planeador

Independientemente del fabricante, tipo, modelo y tamaño, los aviones posen elementos comunes sin los cuales no podrían volar. Todos necesitan un fuselaje, alas, cola y superficies flexibles para el control del vuelo. De hecho, solamente con esos elementos un planeador puede volar y aterrizar sin necesidad de tener ningún motor que lo impulse, aunque este tipo de avión para levantar vuelo necesita utilizar un mecanismo auxiliar que le suministre el impulso inicial para el despegue, como por ejemplo un automóvil que lo arrastre por la pista enganchado a un cable. Una vez que el planeador despega, el piloto libera el cable que lo une al dispositivo de arrastre y ya puede continuar el vuelo solo, aprovechando las corrientes de aire ascendentes.

Avión comercial

En general la aviación agrupa los aviones en tres categorías, según la actividad a la que se dedican:

Aviación comercial. Reúne aviones de líneas aéreas regulares de pasaje, carga y vuelos “charter” (de alquiler).

Aviación militar. Comprende aviones estratégicos, tácticos y logísticos.

Aviación general. Abarca toda la actividad aérea no incluida en las dos categorías anteriores, como aviones de uso personal o ejecutivo y los destinados a aprendizaje, fumigación agrícola, extinción de incendios en áreas boscosas, acrobacia aérea, actividades publicitarias y muchas funciones más.

Para rodar por la pista, antes del despegue y después de aterrizar, los aviones utilizan ruedas de goma (neumáticos), que forman parte del tren de aterrizaje, aunque los hidroaviones lo sustituyen por flotadores que le permiten acuatizar (cuando lo hace en agua dulce) o amarizar (si lo hace en el mar). Existen también aviones provistos de patines que le permiten aterrizar y despegar sobre superficies nevadas

PARTES DEL AVIÓN

Fuselaje. Tiene que ser, necesariamente, aerodinámico para que ofrezca la menor resistencia al aire. Esta es la parte donde se acomoda la tripulación, el pasaje y la carga. En la parte frontal del fuselaje se encuentra situada la cabina del piloto y el copiloto, con los correspondientes mandos para el vuelo y los instrumentos de navegación.

Alas. Constituyen la parte estructural donde se crea fundamentalmente la sustentación que permite volar al avión. En los aviones que poseen más de un motor, estos se encuentran situados en las alas y en el caso que sean de reacción también pueden ir colocados en la cola. Además, en las alas están ubicados los tanques principales donde se deposita el combustible que consumen los motores del avión.



Al diseño, estructura de la superficie y sección transversal de las alas los ingenieros que crean los aviones le prestan una gran importancia y éstas varían según el tamaño y tipo de actividad que desempeñará el avión.



Para que un avión pueda realizar las funciones básicas de despegue, vuelo y aterrizaje es necesario que las alas incorporen también algunas superficies flexibles o movibles que introducen cambios en su forma durante el vuelo.



Entre las funciones de algunas de esas superficies flexibles está incrementar la creación de la sustentación que mantiene al avión en el aire, mediante la introducción de variaciones en el área de las alas u ofreciendo mayor resistencia al aire durante las maniobras de despegue y aterrizaje. De esa forma se logra reducir al mínimo la velocidad necesaria para despegar o aterrizar, cuestión ésta que dependerá del peso y tamaño del avión, así como de las recomendaciones del fabricante.



Las alas de los aviones modernos pueden tener diferentes formas en su sección transversal y configuraciones variadas. Podemos encontrar aviones con alas rectas o con otras formas como, por ejemplo, en flecha o en delta.

En la actualidad se está generalizando el uso de los winglets en aviones de tamaño medio para uso particular o ejecutivo y también en los comerciales para transporte de pasajeros, como los Boeing y Airbus, por ejemplo. Esos aviones incorporan en la punta de las alas una extensión doblada hacia arriba, casi de forma vertical, cuya función es disminuir la turbulencia que se forma en ese lugar durante el vuelo, con lo cual se mejora el rendimiento aerodinámico. Incluso el nuevo Airbus 380 emplea winglets doblados hacia arriba y hacia abajo.

Los winglets permiten disminuir, aproximadamente, un 4% el consumo de combustible en vuelos que superen los mil 800 km , ya que permiten reducir la potencia de los motores sin que por eso disminuya la velocidad del avión

Cola. En la mayoría de los aviones la cola posee una estructura estándar simple, formada por un estabilizador vertical y dos estabilizadores horizontales en forma de “T” invertida, de “T” normal o en forma de cruz, aunque también se pueden encontrar aviones con dos y con tres estabilizadores verticales, así como en forma de “V” con estabilizador vertical y sin éste.

Motor. Excepto los planeadores, el resto de los aviones necesitan de uno o varios motores que lo impulsen para poder volar. De acuerdo con su tamaño, los aviones pueden tener la siguiente cantidad de motores:

 Uno (monomotor)

 Dos (bimotor)

 Tres (trimotor)

 Cuatro (cuatrimotor o tetramotor)

 Seis (hexamotor).

Los aviones monomotores son, generalmente, de pequeño tamaño y llevan el motor colocado en el morro o nariz. Como excepción se puede encontrar algún modelo monomotor que lo lleve invertido y colocado detrás de la cabina del piloto con la hélice enfrentada al borde del estabilizador vertical de cola.

Los aviones que tienen más de un motor generalmente los llevan colgados en pilones debajo de las alas, o colocados en la parte trasera del fuselaje en la zona de la cola.

Los dos tipos de motores que podemos encontrar en los aviones son los siguientes:

 De émbolo o pistón (explosión)

 De reacción (turbina)

Los motores de reacción se dividen, a su vez, en tres categorías:

 Turborreactor o turbojet

 Turbofan o turboventilador

 Turbohélice o turbopropela

motor a reaación de un avión.

Tren de aterrizaje. Es el mecanismo al cual se fijan las ruedas del avión. Los aviones pequeños suelen tener solamente tres ruedas, una debajo de cada ala y otra en el morro o nariz. En modelos de aviones antiguos o en los destinados a realizar acrobacia aérea, esa tercera rueda se encuentra situada en la cola. En el primer caso la configuración se denomina “triciclo” y mantiene todo el fuselaje del avión levantado al mismo nivel sobre el suelo cuando se encuentra en tierra. En los aviones que tienen la rueda atrás, llamada también “patín de cola”, el morro o nariz se mantiene siempre más levantado que la cola cuando el avión se encuentra en tierra.

En la mayoría de los aviones pequeños que desarrollan poca velocidad, el tren de aterrizaje es fijo. Sin embargo, en los más grandes y rápidos es retráctil, es decir, que se recoge y esconde completamente después del despegue, para que no ofrezca resistencia al aire al aumentar la velocidad de desplazamiento. Dos de los trenes de aterrizaje se esconden, generalmente, debajo de las alas y el delantero dentro del morro o nariz. Es tan grande la resistencia que puede ofrecer el tren de aterrizaje cuando el avión se encuentra ya en vuelo, que si no se recoge la fuerza que adquiere el viento al aumentar la velocidad puede arrancarlo del fuselaje.

Durante la maniobra de aterrizaje, una vez que el avión enfila la pista, el piloto procede a bajar el tren de aterrizaje accionando el mecanismo encargado de realizar esa función.



Cada uno de los trenes de aterrizaje situados debajo de cada ala lleva generalmente entre dos y ocho ruedas, dependiendo del tamaño y peso del avión. El tren de aterrizaje situado en el morro o nariz tiene una o dos ruedas. Una excepción la constituye el AN-225 Mriá, considerado el carguero más grande del mundo, que tiene 14 ruedas en cada tren de aterrizaje bajo las alas y 4 en el tren delantero.



Cuando un avión rueda por la pista o se dispone a estacionarse ya en la loza del aeropuerto, el piloto cuenta con un dispositivo que sirve como timón para mover el tren de aterrizaje delantero hacia los lados y hacer los giros en tierra.

Al igual que un vehículo terrestre cualquiera, el avión posee también frenos hidráulicos en los trenes de aterrizaje, que actúan sobre las ruedas y detienen el avión. Para ello, una vez que ha aterrizado y disminuido su impulso con la aplicación previa de los frenos de aire (spoilers), el piloto oprime con la punta de los pies la parte superior de dos pedales que se encuentran en el piso debajo del timón o la palanca, hasta detenerlo completamente.

Apertura del blog

¡Hola a todo el mundo! Este blog ha sido creado como trabajo para la asignatura de Proyecto Integrado II del curso 2º BACHILLERATO C del I.E.S. Santos Isasa en Montoro, Córdoba. En ella, los alumnos nos hemos dividido por parejas, yo con mi compañera Manuela, y hemos elegido una industria a analizar, en este caso,como es bastante obvio, es la industria aeronáutica. Espero que sirva de ayuda a quien como yo hace algún trabajo o simplemente siente curiosidad.
Adios.
Lidia