Avión (Aeronave)
Definición
Un avión es una máquina que puede volar al ganar apoyo desde el aire. Se contrarresta la fuerza de la gravedad mediante el uso de elevación estática o mediante el uso de la elevación dinámica de un perfil aerodinámico, o en algunos casos el empuje hacia abajo de los motores a reacción. Ejemplos comunes de aeronaves incluyen aviones, helicópteros, dirigibles (incluidos globos dirigibles), planeadores y globos aerostáticos.
La actividad humana que rodea a los aviones se llama aviación . La ciencia de la aviación, incluido el diseño y la construcción de aeronaves, se llama aeronáutica. Las aeronaves tripuladas son pilotadas por un piloto a bordo, pero los vehículos aéreos no tripulados pueden ser controlados a distancia o autocontrolados por las computadoras de a bordo. Las aeronaves se pueden clasificar por diferentes criterios, tales como tipo de sustentación, propulsión de la aeronave, uso y otros.
Historia
Las naves modelo voladoras y las historias de vuelos tripulados datan de hace muchos siglos, sin embargo, la primera ascensión tripulada -y la descendencia segura- en los tiempos modernos se llevó a cabo con globos aerostáticos más grandes desarrollados en el siglo XVIII. Cada una de las dos guerras mundiales condujo a grandes avances técnicos. En consecuencia, la historia de los aviones se puede dividir en cinco épocas:
- Pioneros del vuelo, desde los primeros experimentos hasta 1914.
- Primera Guerra Mundial, 1914 a 1918.
- La aviación entre las guerras mundiales, 1918 a 1939.
- Segunda Guerra Mundial, 1939 a 1945.
- Era de la posguerra, también llamada la edad del jet, desde 1945 hasta la actualidad.
Métodos de levantamiento
Más ligero que el aire - aerostatos
Los aerosoles usan flotabilidad para flotar en el aire de la misma manera que los barcos flotan en el agua. Se caracterizan por una o más bolsas de gas o toldos grandes, llenos con un gas de densidad relativamente baja como helio, hidrógeno o aire caliente, que es menos denso que el aire circundante. Cuando se agrega el peso de esto al peso de la estructura de la aeronave, se agrega al mismo peso que el aire que la nave desplaza.
Pequeños globos de aire caliente llamados faroles fueron inventados por primera vez en la antigua China antes del siglo III aC y utilizados principalmente en celebraciones culturales, y fueron el segundo tipo de avión que volaron, siendo los primeros los papalotes inventados por primera vez en la antigua China. hace dos mil años (ver la dinastía Han).
Un globo era originalmente cualquier aerostato, mientras que el término dirigible se usaba para diseños de aeronaves grandes y accionadas, generalmente de ala fija. En 1919 se informó que Frederick Handley Page se refería a "naves del aire", con tipos de pasajeros más pequeños como "yates de aire". En la década de 1930, los grandes hidroaviones intercontinentales también se denominaban a veces "barcos del aire" o "naves voladoras". - aunque ninguno aún había sido construido. El advenimiento de globos motorizados, llamados globos dirigibles, y más tarde de cascos rígidos que permiten un gran aumento de tamaño, comenzó a cambiar la forma en que se usaban estas palabras. Se produjeron aeróstatos de gran potencia, caracterizados por un marco exterior rígido y una piel aerodinámica separada que rodea las bolsas de gas, siendo los Zeppelins los más grandes y famosos. Todavía no había aviones de ala fija o globos no rígidos lo suficientemente grandes como para ser llamados dirigibles, por lo que "aeronave" llegó a ser sinónimo de estos aviones. Luego, varios accidentes, como el desastre de Hindenburg en 1937, llevaron a la desaparición de estas aeronaves. Hoy en día, un "globo" es un aerostato sin motor y un "dirigible" es un motor.
Un aerostato accionado y direccionable se llama dirigible . Algunas veces este término se aplica solo a los globos no rígidos, y algunas veces el globo dirigible se considera como la definición de un dirigible (que luego puede ser rígido o no rígido). Los dirigibles no rígidos se caracterizan por una bolsa de gas moderadamente aerodinámica con aletas estabilizadoras en la parte posterior. Estos pronto se conocieron como globos dirigibles . Durante la Segunda Guerra Mundial, esta forma fue ampliamente adoptada para globos atados; en clima ventoso, esto reduce la tensión en la correa y estabiliza el globo. El sobrenombre dirigible fue adoptado junto con la forma. En los tiempos modernos, cualquier dirigible pequeño o dirigible se llama un dirigible no rígido, aunque un dirigible no puede ser alimentado ni alimentado.
Más pesado que el aire - aerodynes
Los aviones más pesados que el aire, como los aviones, deben encontrar alguna manera de empujar el aire o el gas hacia abajo, de modo que se produzca una reacción (según las leyes de movimiento de Newton) para empujar el avión hacia arriba. Este movimiento dinámico a través del aire es el origen del término aerodyne . Hay dos maneras de producir empuje dinámico: elevación aerodinámica y levantamiento motorizado en forma de empuje del motor.
La sustentación aerodinámica que involucra alas es la más común, con aviones de ala fija mantenidos en el aire por el movimiento de alas hacia adelante, y helicópteros girando rotores en forma de ala a veces llamados alas giratorias. Un ala es una superficie plana y horizontal, generalmente formada en sección transversal como un perfil aerodinámico. Para volar, el aire debe fluir sobre el ala y generar sustentación. Un ala flexible es un ala hecha de tela o material de hoja delgada, a menudo estirado sobre un marco rígido. Una cometa está atada al suelo y depende de la velocidad del viento sobre sus alas, que pueden ser flexibles o rígidas, fijas o giratorias.
Con levantamiento motorizado, la aeronave dirige su empuje de motor verticalmente hacia abajo. Los aviones V / STOL, como el Harrier Jump Jet y el F-35B, despegan y aterrizan verticalmente utilizando un elevador eléctrico y se transfieren a un levantamiento aerodinámico en vuelo constante.
Un cohete puro no se considera aerodinámico, ya que no depende del aire para su sustentación (e incluso puede volar al espacio); sin embargo, muchos vehículos de elevación aerodinámica han sido alimentados o asistidos por motores de cohete. Los misiles propulsados por cohetes que obtienen sustentación aerodinámica a muy alta velocidad debido al flujo de aire sobre sus cuerpos son un caso marginal.
Ala fija
El precursor del avión de ala fija es la cometa. Mientras que un avión de ala fija depende de su velocidad de avance para crear un flujo de aire sobre las alas, una cometa está amarrada al suelo y depende del viento que sopla sobre sus alas para proporcionar sustentación. Las cometas fueron el primer tipo de avión para volar, y se inventaron en China alrededor del año 500 aC. Se realizaron muchas investigaciones aerodinámicas con cometas antes de que estuvieran disponibles los aviones de prueba, los túneles de viento y los programas de modelado por computadora.
Las primeras naves más pesadas que el aire capaces de volar en vuelo controlado eran los planeadores. Un planeador diseñado por George Cayley llevó a cabo el primer vuelo real tripulado y controlado en 1853.
Las aeronaves de ala fija, prácticas y motorizadas (el avión o el avión) fueron inventadas por Wilbur y Orville Wright. Además del método de propulsión, los aviones de ala fija en general se caracterizan por su configuración de ala. Las características más importantes del ala son:
- Número de alas - Monoplano, biplano, etc.
- Soporte de ala: arriostrado o en voladizo, rígido o flexible.
- Forma del plano del ala: incluye la relación de aspecto, el ángulo de barrido y cualquier variación a lo largo del tramo (incluida la clase importante de alas delta).
- Ubicación del estabilizador horizontal, si corresponde.
- Ángulo diedro - positivo, cero o negativo (anhedral).
Un avión de geometría variable puede cambiar la configuración de su ala durante el vuelo.
Un ala voladora no tiene fuselaje, aunque puede tener pequeñas ampollas o vainas. Lo opuesto a esto es un cuerpo de elevación , que no tiene alas, aunque puede tener pequeñas superficies de estabilización y control.
Los vehículos de efecto suelo en el ala no se consideran aeronaves. "Vuelan" eficientemente cerca de la superficie del suelo o del agua, como aviones convencionales durante el despegue. Un ejemplo es el ruso ekranoplan (apodado el "Monstruo del Mar Caspio"). Las aeronaves con motor humano también dependen del efecto suelo para mantenerse en el aire con una potencia mínima de piloto, pero esto es solo porque tienen poco poder de potencia; de hecho, el fuselaje es capaz de volar más alto.
Rotorcraft
El rotor o aeronave de ala giratoria utiliza un rotor giratorio con hojas de sección aerodinámica (un ala giratoria ) para proporcionar sustentación. Los tipos incluyen helicópteros, autogiros y varios híbridos como girodinios y helicópteros compuestos.
Los helicópteros tienen un rotor girado por un eje impulsado por el motor. El rotor empuja el aire hacia abajo para crear elevación. Al inclinar el rotor hacia adelante, el flujo hacia abajo se inclina hacia atrás, produciendo empuje para el vuelo hacia adelante. Algunos helicópteros tienen más de un rotor y algunos tienen rotores girados por chorros de gas en las puntas.
Los autogiros tienen rotores sin motor, con una planta de energía separada para proporcionar empuje. El rotor está inclinado hacia atrás. A medida que el autogiro se mueve hacia adelante, el aire sopla hacia arriba a través del rotor, haciéndolo girar. Este giro aumenta la velocidad del flujo de aire sobre el rotor, para proporcionar elevación. Las cometas de rotor son autogiros sin motor, que se remolcan para darles velocidad de avance o se unen a un anclaje estático con viento fuerte para el vuelo de kate.
Cyclogyros giran sus alas alrededor de un eje horizontal.
Los helicópteros compuestos tienen alas que proporcionan una parte o la totalidad del levantamiento en vuelo hacia adelante. En la actualidad se clasifican como tipos de elevación motorizada y no como helicópteros. Los aviones Tiltrotor (como el V-22 Osprey), tiltwing, tailsitter y coleopter tienen sus rotores / hélices horizontales para vuelo vertical y vertical para vuelo hacia adelante.
Otros métodos de elevación
- Un cuerpo de elevación es un cuerpo de avión con forma de elevación. Si hay alas, son demasiado pequeñas para proporcionar una elevación significativa y se usan solo para la estabilidad y el control. Los cuerpos de elevación no son eficientes: sufren una gran resistencia al avance y también deben viajar a gran velocidad para generar la sustentación suficiente para volar. Muchos de los prototipos de investigación, como el Martin-Marietta X-24, que condujo al transbordador espacial, eran cuerpos de elevación (aunque el transbordador no lo es), y algunos misiles supersónicos obtienen sustentación del flujo de aire sobre un cuerpo tubular.
- Los tipos de elevación con motor dependen del elevador derivado del motor para despegue y aterrizaje vertical (VTOL). La mayoría de los tipos pasan al ascensor de ala fija para vuelo horizontal. Las clases de tipos de elevadores motorizados incluyen aviones a reacción VTOL (como el jet de salto Harrier) y tiltrotors (como el V-22 Osprey), entre otros. Algunos diseños experimentales dependen completamente del empuje del motor para proporcionar sustentación a lo largo de todo el vuelo, incluidas las plataformas personales de levantamiento de ventilador y los jetpacks. Los diseños de investigación de VTOL incluyen Flying Bedstead.
- El avión Flettner utiliza un cilindro giratorio en lugar de un ala fija, obteniendo elevación del efecto Magnus.
- El ornitóptero obtiene empuje agitando sus alas.
Escala, tamaños y velocidades
Tamaños
Los aviones más pequeños son juguetes, e incluso más pequeños, nanoaviones.
El avión más grande por dimensiones y volumen (a partir de 2016) es el British Airlander 10 de 302 pies de largo (alrededor de 95 metros), un dirigible híbrido, con características de helicóptero y ala fija, y según los informes capaz de velocidades de hasta 90 mph ( aproximadamente 150 km / h), y una resistencia aerotransportada de dos semanas con una carga útil de hasta 22,050 libras (11 toneladas).
El avión más grande en peso y el avión regular de ala fija más grande jamás construido (a partir de 2016), es el Antonov An-225. Ese transporte ruso de 6 motores construido en Ucrania de la década de 1980 es de 84 metros (276 pies) de largo, con una envergadura de 88 metros (289 pies). Tiene el récord mundial de carga útil, después de transportar 428,834 libras (200 toneladas) de mercancías, y recientemente ha volado comercialmente cargas de 100 toneladas. Con un peso máximo cargado entre 1.1 y 1.4 millones de libras (550-700 toneladas), también es el avión más pesado que se construirá, hasta la fecha. Puede navegar a 500 mph.
Los aviones militares más grandes son el ucraniano / ruso Antonov An-124 (el segundo avión más grande del mundo, también usado como transporte civil) y el estadounidense Lockheed C-5 Galaxytransport, que pesa más de 765,000 libras (más de 380 toneladas). El 8-motor, pistón / hélice Hughes HK-1 "Spruce Goose", un barco de madera de la Segunda Guerra Mundial estadounidense de transporte-con una mayor envergadura (94 metros / 260 pies) que cualquier avión actual, y una altura de cola igual a el más alto (Airbus A380-800 a 24.1 metros / 78 pies) - voló solo un salto corto a fines de la década de 1940, y nunca salió volando del efecto suelo.
Los aviones civiles más grandes, además de los An-225 y An-124 mencionados anteriormente, son el derivado de Airbus Beluga para el transporte de carga del Airbus A300, el Boeing Dreamlifter para el transporte de carga del Boeing 747 jet airliner / transport (el 747 -200B fue, en su creación en la década de 1960, el avión más pesado jamás construido, con un peso máximo de 836,000 libras (más de 400 toneladas), y el avión jet "super-jumbo" de dos pisos Airbus A380 (el pasajero más grande del mundo avión de pasajeros ).
Velocidades
El vuelo aeronáutico más rápido registrado y el vuelo más rápido registrado de una aeronave propulsada por aire fue el de la NASA X-43A Pegasus, una aeronave de investigación experimental hipersónica de elevación y potencia scramjet, a Mach 9.6 (casi 7.000 mph). El X-43A estableció esa nueva marca y rompió su propio récord mundial (de Mach 6.3, casi 5,000 mph, establecido en marzo de 2004) en su tercer y último vuelo el 16 de noviembre de 2004.
Antes del X-43A, el vuelo de avión con motor más rápido registrado (y aún el récord para el avión con motor tripulado más veloz / el más veloz tripulado no tripulado ) fue el avión X-15A-2 norteamericano impulsado por cohete en 4,520 mph (7,274 km / h), Mach 6,72, el 3 de octubre de 1967. En un vuelo alcanzó una altitud de 354,300 pies.
Los aviones de producción más rápidos conocidos (que no sean cohetes y misiles) actualmente o anteriormente operativos (a partir de 2016) son:
- El avión de ala fija más rápido y el más rápido es el Space Shuttle, un híbrido de cohete planeador que ha vuelto a entrar en la atmósfera como un planeador de ala fija a más de Mach 25 (más de 25 veces la velocidad del sonido, unos 17,000 mph en el reingreso a la atmósfera de la Tierra).
- El avión militar más rápido jamás construido: Lockheed SR-71 Blackbird, un avión de reconocimiento de EE. UU. De ala fija, conocido por volar más allá de Mach 3.3 (aproximadamente 2,200 mph a altitud de crucero). El 28 de julio de 1976, un SR-71 estableció el récord de la aeronave operacional más rápida y de más alto vuelo con un registro de velocidad absoluto de 2.193 mph y un registro de altitud absoluta de 85,068 pies. En su retiro en el enero de 1990, era el avión más rápido que respiraba el aire / el avión a reacción más rápido en el mundo, un registro todavía en pie a partir de agosto de 2016.
- Nota: Algunas fuentes se refieren al X-15 antes mencionado como el "avión militar más rápido" porque fue en parte un proyecto de la Armada y la Fuerza Aérea de los EE. UU .; sin embargo, el X-15 no se usó en operaciones militares reales no experimentales.
- El avión militar más rápido es el MiG-25 soviético / ruso, capaz de Mach 3.2 (2.170 mph), a expensas del daño del motor, o Mach 2.83 (1.920 mph) normalmente, y el MiG-31E ruso (también capaz de Mach 2.83 normalmente). Ambos son aviones jet de caza e interceptor, en operaciones activas a partir de 2016.
- El avión civil más rápido jamás construido, y el avión de pasajeros más rápido jamás construido: el avión de pasajeros supersónico Tupolev Tu-144 operado brevemente (Mach 2.35, 1.600 mph, 2.587 km / h), que se creía que navegaba a Mach 2.2. El Tu-144 (operado oficialmente de 1968 a 1978, que finaliza después de dos accidentes de la pequeña flota) fue sobrevivido por su rival, el SST Concorde (Mach 2.23), un avión supersónico francés / británico, conocido por navegar en Mach 2.02 (1.450 mph, 2,333 km / h a altitud de crucero), que funcionaba desde 1976 hasta que la pequeña flota de la Concorde se basó permanentemente en 2003, tras la caída de uno a principios de la década de 2000.
- El avión civil más rápido que vuela actualmente : el Cessna Citation Ten, un avión comercial estadounidense, capaz de Mach 0.935 (más de 600 mph a la altitud de crucero). Su rival, el chorro de negocios estadounidense Gulfstream 650, puede alcanzar Mach 0.925
- El avión de pasajeros más rápido que vuela actualmente es el Boeing 747, citado como capaz de cruzar más de Mach 0.885 (más de 550 mph). Anteriormente, los más rápidos fueron los rusos Tupolev Tu-144 SST (Mach 2.35) con problemas y vida corta (Mach 2.35) y los franceses / británicos Concorde SST (Mach 2.23, normalmente navegando a Mach 2). Antes de ellos, el avión de pasajeros Convair 990 Coronado de la década de 1960 voló a más de 600 mph.
Propulsión
Aviones sin motor
Los planeadores son aviones más pesados que el aire que no emplean propulsión alguna vez en el aire. El despegue puede ser lanzándose hacia delante y hacia abajo desde una ubicación elevada, o tirando del aire en una línea de remolque, ya sea por un cabrestante o vehículo terrestre, o por un avión "remolcador" con motor. Para que un planeador mantenga su velocidad y elevación del aire hacia adelante, debe descender en relación con el aire (pero no necesariamente en relación con el suelo). Muchos planeadores pueden 'volar' - ganar altura a partir de corrientes ascendentes como las corrientes térmicas. El primer ejemplo práctico y controlable fue diseñado y construido por el científico y pionero británico George Cayley, a quien muchos reconocen como el primer ingeniero aeronáutico. Ejemplos comunes de planeadores son planeadores, ala delta y parapentes.
Los globos flotan con el viento, aunque normalmente el piloto puede controlar la altitud, ya sea calentando el aire o liberando lastre, dando un control direccional (ya que la dirección del viento cambia con la altitud). Un globo híbrido en forma de ala puede deslizarse direccionalmente cuando sube o baja; pero un globo de forma esférica no tiene dicho control direccional.
Las cometas son aeronaves que están atadas al suelo u otros objetos (fijos o móviles) que mantienen la tensión en la línea de atadura o cometa; se basan en el viento virtual o real que sopla sobre y debajo de ellos para generar sustentación y resistencia. Los Kytoons son híbridos de cometa de globo que están formados y sujetos para obtener deflexiones de kite, y pueden ser más ligeros que el aire, neutralmente flotantes o más pesados que el aire.
Avión accionado
Las aeronaves motorizadas tienen una o más fuentes de potencia mecánica a bordo, típicamente motores de aeronaves, aunque también se han utilizado caucho y mano de obra. La mayoría de los motores de aviones son motores de pistón livianos o turbinas de gas. El combustible del motor se almacena en tanques, generalmente en las alas, pero los aviones más grandes también tienen tanques de combustible adicionales en el fuselaje.
Avión de hélice
Aviones de hélice utilizan una o más hélices (hélices de aire) para crear empuje en una dirección hacia adelante. La hélice generalmente se monta en frente de la fuente de alimentación en la configuración del tractor, pero se puede montar detrás en la configuración del empujador . Las variaciones del diseño de la hélice incluyen hélices contrarrotativas y ventiladores con conductos .
Se han utilizado muchos tipos de centrales eléctricas para impulsar hélices. Los primeros dirigibles usaban motores de vapor o de hombre. El motor de pistón de combustión interna más práctico se utilizó para prácticamente todos los aviones de ala fija hasta la Segunda Guerra Mundial y todavía se utiliza en muchos aviones más pequeños. Algunos tipos usan motores de turbina para impulsar una hélice en forma de turbohélice o propán. Se ha logrado un vuelo de propulsión humana, pero no se ha convertido en un medio práctico de transporte. Las aeronaves no tripuladas y los modelos también han utilizado fuentes de energía tales como motores eléctricos y bandas elásticas.
Avion a reacción
Los aviones a reacción usan motores a reacción de aireación, que absorben aire, queman combustible con él en una cámara de combustión y aceleran el escape hacia atrás para proporcionar empuje.
Los motores turbojet y turbohélice utilizan una turbina giratoria para impulsar uno o más ventiladores, que proporcionan empuje adicional. Se puede usar un postquemador para inyectar combustible extra en el escape caliente, especialmente en los "chorros rápidos" militares. El uso de una turbina no es absolutamente necesario: otros diseños incluyen el chorro de impulsos y el ramjet. Estos diseños mecánicamente simples no pueden funcionar cuando están estacionarios, por lo que el avión debe ser lanzado a velocidad de vuelo por algún otro método. También se han utilizado otras variantes, como el motorjet y los híbridos, como el Pratt & Whitney J58, que puede convertir entre turborreactor y ramjet.
En comparación con las hélices, los motores a reacción pueden proporcionar un empuje mucho mayor, velocidades más altas y, por encima de unos 40,000 pies (12,000 m), una mayor eficiencia. También son mucho más eficientes en combustible que los cohetes. Como consecuencia, casi todos los aviones grandes, de alta velocidad o de gran altitud usan motores a reacción.
Rotorcraft
Algunos helicópteros, como helicópteros, tienen un ala o rotor giratorio motorizado , donde el disco del rotor puede inclinarse ligeramente hacia delante de modo que una parte de su elevación se dirige hacia delante. El rotor puede, como una hélice, ser alimentado por una variedad de métodos tales como un motor de pistón o una turbina. Los experimentos también han utilizado inyectores de chorro en las puntas de las palas del rotor.
Otros tipos de aviones con motor
- Los aviones propulsados por cohetes se han experimentado ocasionalmente, y el caza Messerschmitt Komet incluso vio acción en la Segunda Guerra Mundial. Desde entonces, se han restringido a aviones de investigación, como el norteamericano X-15, que viajó al espacio donde los motores de respiración no pueden funcionar (los cohetes llevan su propio oxidante). Los cohetes se han utilizado con más frecuencia como un complemento de la planta de energía principal, normalmente para el despegue asistido por cohetes de aeronaves muy cargadas, pero también para proporcionar capacidad de alta velocidad en algunos diseños híbridos como el Saunders-Roe SR.53. .
- El ornitóptero obtiene empuje agitando sus alas. Ha encontrado uso práctico en un halcón modelo usado para congelar a los animales de presa en la quietud para que puedan ser capturados, y en aves de juguete.
Diseño y construcción
Las aeronaves están diseñadas de acuerdo con muchos factores, como la demanda del cliente y del fabricante, los protocolos de seguridad y las limitaciones físicas y económicas. Para muchos tipos de aeronaves, el proceso de diseño está regulado por las autoridades nacionales de aeronavegabilidad.
Las partes clave de un avión generalmente se dividen en tres categorías:
- La estructura comprende los principales elementos de soporte de carga y el equipo asociado.
- El sistema de propulsión (si está alimentado) comprende la fuente de alimentación y el equipo asociado, como se describió anteriormente.
- La aviónica comprende los sistemas de control, navegación y comunicación, generalmente de naturaleza eléctrica.
Estructura
El enfoque del diseño estructural varía ampliamente entre diferentes tipos de aeronaves. Algunos, como los parapentes, comprenden solo materiales flexibles que actúan en tensión y dependen de la presión aerodinámica para mantener su forma. De manera similar, un globo depende de la presión interna del gas, pero puede tener una cesta rígida o una góndola colgada debajo para transportar su carga útil. Los primeros aviones, incluidos los dirigibles, a menudo empleaban tela de avión dopado flexible que cubría para dar una aerosilla razonablemente lisa estirada sobre un marco rígido. Los aviones posteriores emplearon técnicas semi-monocasco, donde la piel del avión es lo suficientemente rígida como para compartir gran parte de las cargas de vuelo. En un verdadero diseño monocasco no queda estructura interna.
Las partes estructurales clave de un avión dependen del tipo que sea.
Aerostatos
Los tipos más livianos que el aire se caracterizan por una o más bolsas de gas, generalmente con una estructura de soporte de cables flexibles o un armazón rígido llamado casco. Otros elementos tales como motores o una góndola también pueden unirse a la estructura de soporte.
Aerodynes
Los tipos más pesados que el aire se caracterizan por tener una o más alas y un fuselaje central. El fuselaje normalmente también lleva una cola o empenaje para la estabilidad y el control, y un tren de aterrizaje para el despegue y el aterrizaje. Los motores pueden estar ubicados en el fuselaje o las alas. En un avión de ala fija, las alas están rígidamente unidas al fuselaje, mientras que en un helicóptero las alas están unidas a un eje vertical giratorio. Los diseños más pequeños a veces usan materiales flexibles para parte o la totalidad de la estructura, mantenidos en su lugar ya sea por un marco rígido o por presión de aire. Las partes fijas de la estructura comprenden el fuselaje.
Aviónica
La aviónica comprende los sistemas de control de vuelo y el equipo relacionado, incluidos la instrumentación de la cabina, la navegación, el radar, el monitoreo y los sistemas de comunicación.
Características de vuelo
Sobre de vuelo
La envolvente de vuelo de una aeronave se refiere a sus capacidades en términos de velocidad y factor de carga o altitud. El término también puede referirse a otras medidas como la maniobrabilidad. Cuando se empuja una embarcación, por ejemplo, buceándola a gran velocidad, se dice que se la lleva volando fuera del sobre , algo que se considera inseguro.
Distancia
El alcance es la distancia que puede volar un avión entre el despegue y el aterrizaje, ya que está limitado por el tiempo en que puede permanecer en el aire.
Para un avión con motor, el límite de tiempo está determinado por la carga de combustible y la tasa de consumo.
Para un avión sin motor, el tiempo máximo de vuelo está limitado por factores tales como las condiciones climáticas y la resistencia del piloto. Muchos tipos de aviones están restringidos a la luz del día, mientras que los globos están limitados por su suministro de gas de elevación. El rango se puede ver como la velocidad de desplazamiento promedio multiplicada por el tiempo máximo en el aire.
Dinámica de vuelo
La dinámica de vuelo es la ciencia de la orientación y control del vehículo aéreo en tres dimensiones. Los tres parámetros críticos de dinámica de vuelo son los ángulos de rotación alrededor de tres ejes sobre el centro de masa del vehículo, conocidos como cabeceo , balanceo y guiñada (bastante diferentes de su uso como ángulos de Tait-Bryan).
- El rodillo es una rotación alrededor del eje longitudinal (equivalente al balanceo o escorado de un barco) que da un movimiento de arriba hacia abajo de las puntas de las alas medido por el ángulo de balanceo o balanceo.
- El tono es una rotación sobre el eje horizontal lateral que da un movimiento de arriba hacia abajo de la nariz del avión medido por el ángulo de ataque.
- Yaw es una rotación sobre el eje vertical que da un movimiento de lado a lado de la nariz conocido como deslizamiento lateral.
La dinámica de vuelo se refiere a la estabilidad y el control de la rotación de un avión sobre cada uno de estos ejes.
Estabilidad
Un avión que es inestable tiende a divergir de su trayectoria de vuelo actual, por lo que es difícil volar. Un avión muy estable tiende a mantenerse en su trayectoria de vuelo actual y es difícil de maniobrar, por lo que es importante que cualquier diseño logre el grado de estabilidad deseado. Desde el uso generalizado de las computadoras digitales, cada vez es más común que los diseños sean inherentemente inestables y se basen en sistemas de control computarizados para proporcionar estabilidad artificial.
Un ala fija es típicamente inestable en cabeceo, balanceo y guiñada. Las estabilidades de inclinación y giro de los diseños convencionales de ala fija requieren estabilizadores horizontales y verticales, que actúan de manera similar a las plumas de una flecha. Estas superficies estabilizadoras permiten el equilibrio de las fuerzas aerodinámicas y estabilizar la dinámica de vuelo del cabeceo y la guiñada. Por lo general, se montan en la sección de la cola (empenaje), aunque en el diseño del canard, el ala de popa principal reemplaza el anteplano de canard como estabilizador de paso. El ala en tándem y el avión sin cola dependen de la misma regla general para lograr la estabilidad, siendo la superficie de popa la estabilizadora.
Un ala giratoria es típicamente inestable en la orientación, lo que requiere un estabilizador vertical.
Un globo es típicamente muy estable en cabeceo y balanceo debido a la forma en que la carga útil se cuelga debajo.
Controlar
Las superficies de control de vuelo permiten que el piloto controle la actitud de vuelo de una aeronave y usualmente son parte del ala o están montadas sobre, o integrales con, la superficie de estabilización asociada. Su desarrollo fue un avance crítico en la historia de los aviones, que hasta ese momento habían sido incontrolables en vuelo.
Los ingenieros aeroespaciales desarrollan sistemas de control para la orientación (actitud) de un vehículo sobre su centro de masa. Los sistemas de control incluyen actuadores, que ejercen fuerzas en varias direcciones, y generan fuerzas de rotación o momentos sobre el centro aerodinámico de la aeronave, y por lo tanto giran la aeronave en cabeceo, balanceo o guiñada. Por ejemplo, un momento de lanzamiento es una fuerza vertical aplicada a una distancia hacia adelante o hacia atrás desde el centro aerodinámico de la aeronave, haciendo que la aeronave suba o baje. Los sistemas de control también se usan a veces para aumentar o disminuir el arrastre, por ejemplo, para reducir la velocidad del avión a una velocidad segura para el aterrizaje.
Las dos fuerzas aerodinámicas principales que actúan sobre cualquier avión son la sustentación de la sustentación en el aire y el arrastre oponiéndose a su movimiento. Las superficies de control u otras técnicas también se pueden usar para afectar estas fuerzas directamente, sin inducir ninguna rotación.
Impactos del uso de la aeronave
Las aeronaves permiten trayectos de larga distancia y de alta velocidad y, en algunas circunstancias, pueden ser un medio de transporte más económico. Sin embargo, las aeronaves tienen impactos ambientales y climáticos más allá de las consideraciones de eficiencia de combustible. También son relativamente ruidosas en comparación con otras formas de viaje y las aeronaves de gran altitud generan estelas, que según las pruebas experimentales pueden alterar los patrones climáticos.
Usos para aviones
Las aeronaves se producen en varios tipos diferentes optimizados para diversos usos; aviones militares, que incluyen no solo tipos de combate sino muchos tipos de aviones de apoyo, y aeronaves civiles, que incluyen todos los tipos no militares, experimentales y modelos.
Militar
Un avión militar es cualquier aeronave que es operada por un servicio armado legal o insurreccional de cualquier tipo. Los aviones militares pueden ser de combate o no de combate:
- Los aviones de combate son aviones diseñados para destruir equipos enemigos usando su propio armamento. Los aviones de combate se dividen ampliamente en combatientes y bombarderos, con varios tipos intermedios, como cazabombarderos y aviones de ataque a tierra (incluidos los helicópteros de ataque).
- Los aviones que no son de combate no están diseñados para el combate como su función principal, pero pueden llevar armas para la defensa propia. Los roles que no son de combate incluyen búsqueda y rescate, reconocimiento, observación, transporte, entrenamiento y reabastecimiento aéreo. Estas aeronaves a menudo son variantes de aeronaves civiles.
La mayoría de los aviones militares funcionan con tipos más pesados que el aire. Otros tipos como planeadores y globos también se han utilizado como aviones militares; por ejemplo, se usaron globos para la observación durante la Guerra Civil Americana y la Primera Guerra Mundial, y los planeadores militares se usaron durante la Segunda Guerra Mundial para desembarcar tropas.
Civil
Las aeronaves civiles se dividen en tipos comerciales y generales , sin embargo, hay algunas superposiciones.
Las aeronaves comerciales incluyen tipos diseñados para vuelos regulares y charter, que transportan pasajeros, correo y otras cargas. Los tipos de transporte de pasajeros más grandes son los aviones de pasajeros, el más grande de los cuales son aviones de fuselaje ancho. Algunos de los tipos más pequeños también se utilizan en la aviación general, y algunos de los tipos más grandes se utilizan como aviones VIP.
La aviación general abarca todos los tipos de servicios privados (en los que el piloto no paga tiempo o gastos) y de uso comercial, y abarca una amplia gama de tipos de aeronaves, como jets ejecutivos (bizjets), entrenadores, constructores de casas, planeadores, Warbirds y globos aerostáticos por nombrar algunos. La gran mayoría de los aviones actuales son tipos de aviación general.
Experimental
Un avión experimental es aquel que no ha sido completamente probado en vuelo, o que lleva un certificado de aeronavegabilidad de FAA en la categoría "Experimental". A menudo, esto implica que la aeronave está probando nuevas tecnologías aeroespaciales, aunque el término también se refiere a aeronaves fabricadas por aficionados y por kit, muchas basadas en diseños probados.
Modelo
Un modelo de avión es un pequeño tipo no tripulado hecho para volar por diversión, para exhibición estática, para investigación aerodinámica o para otros propósitos. Una maqueta es una réplica de un diseño más grande.
Obtenido de: https://en.wikipedia.org/wiki/Aircraft