La velocidad en un avión

Voy a intentar resumir todo lo que he encontrado acerca de las velocidades a las que se mueve un avión. Para empezar en cada una de estas fases del vuelo hay ciertas velocidades que deben ser respetadas de forma bastante precisa en cada tipo de avión. Estas velocidades varían dependiendo del tipo de aeronave o también puede depender de otros factores como el peso en el despegue, la temperatura o la altitud del aeropuerto.

1) Velocidades de despegue

El avión se situa en la cabecera de pista, aplica potencia a tope y empieza a acelerar rápidamente por la pista. En un momento determinado alcanza la velocidad V₁ (y por cierto, se dice en voz alta para que ambos pilotos sepan que se ha alcanzado). Esta es la velocidad de decisión de despegue. Una vez superada esta velocidad, pase lo que pase, el avión debe irse al aire. Hasta ese momento los pilotos podrían optar por frenar y abortar el despegue. Una vez superada la V1 lo más seguro es volar, incluso aunque falle un motor. Siguientes velocidades:

V_R: es la velocidad de rotación: la velocidad a la que el avión comienza a levantar el morro (aun manteniendo el tren principal en tierra) y aumenta el ángulo de ataque para elevarse.

V_2: es la velocidad de seguridad a la que un avión despega incluso con un motor inoperativo: en caso de que justo despues de V₁ hubiera un problema el avión debe alcanzar esta velocidad para despegar con total seguridad.

V_X: es la velocidad en la que se logra el mejor ángulo de ascenso. Esta es la velocidad a la que se suele realizar el ascenso inicial, donde lo que interesa es conseguir la máxima altitud en la mínima distancia con respecto a la tierra, de forma que si hubiera cualquier problema estaríamos aún lo más cerca posible de la pista.

V_Y: es la velocidad a la que se consigue la mejor tasa de ascenso, y se suele utilizar cuando se ha conseguido una determinada altura (en aviación general, 1.000 pies -unos 330 metros- sobre el terreno) con V_X. Aunque puede parecer igual que V_X, hay una sutil diferencia: con V_X conseguimos subir con la mínima distancia sobre el terreno. Con V_Y llegamos más alto en el mínimo tiempo, independientemente de la distancia que se recorra.

2) Velocidades de crucero

V_Cx es el nombre genérico que se da a la velocidad de crucero, salvo en caso de que encontremos turbulencia, en cuyo caso deberemos ir al manual y sus tablas correspondientes para utilizar V_T, la velocidad a la que el avión soporta sin problemas aire turbulento. Deberemos, eso sí, tener cuidado de no exceder la V_NE (velocidad de Nunca Exceder), que como su propio nombre indica, no es buena idea superar porque podría tener consecuencias sobre la estructura del avión.

 3) Velocidad de aproximación y aterrizaje

Ell avión comienza su descenso y solamente empieza a reducir hasta llegar a V_F, la velocidad por debajo de la cual se pueden empezar a desplegar los flaps, que nos ayudarán a reducir más la velocidad para tomar tierra con seguridad. Durante la aproximación final mantendremos V_REF, la velocidad de referencia para aterrizaje cuidando de no bajar en ningun caso de V_S, la velocidad de pérdida por debajo de la cual el avión pierde sustentación.

4) ¿Cómo se mide la velocidad de un avión?

El dispositivo que se utiliza (hasta hace pocos años de forma única, y todavía como instrumento primario) para medir la velocidad en los aviones es el Tubo Pitot. Este aparatito no es mas que un tubo que está orientado hacia la corriente de aire (en un avión, hacia delante) y que en función de la velocidad de esta corriente de aire recibe mas o menos presion sobre sí, lo que en principio quiere decir una mayor o menor velocidad. Lo inventó el ingeniero francés Henri Pitot en 1732 y lo modificó Henry Darcy, en 1858.

5) Velocidad indicada y velocidad con respecto al suelo

Pongamos que en nuestro reloj de velocidad (que es un anemómetro) podemos leer 200 nudos. Esta es nuestra velocidad, ¿cierto? Bueno: no exactamente. Simplificando un poco, esa es nuestra velocidad aproximada dentro del aire y se la llama velocidad indicada (IAS, Indicated Air Speed). Esa lectura tampoco es exactamente nuestra velocidad dentro de la masa de aire puesto que depende de la altura (cuanto mas alto, menos denso es el aire y la lectura nos dará valores inferiores) y la temperatura (el aire más frío es mas denso y por tanto da valores mas altos).

Lo que desde luego no dice la velocidad indicada, es la velocidad a la que el avión se deplaza con respecto a la tierra  ¿Por qué no es un buen indicador? Porque el avión puede llevar un cierto viento en cara que puede frenar al avión o viento en cola que puede hacer que vaya en realidad mas rápido.

GS (Ground speed) es  la velocidad a la que el avión se mueve con respecto al suelo.

Imaginemos un ejemplo extremo: el avión está en el aire y en los instrumentos vemos que nuestra velocidad es de 100 nudos. Es decir, que el aire golpea el tubo de pitot. Con una velocidad de 100 nudos. Pero resulta que tenemos un viento en cara de 90 nudos. ¿Qué velocidad llevamos con respecto a tierra?. Aunque parezca mentira, solo 10 nudos, apenas 10 Km/h. Ejemplo de un A330 que parece que esta suspendedido gracias a los enormes vientos que tiene en contra y su angulo de ataque.

6) El MACH

El número Mach (M), conocido en el uso coloquial como mach, es una medida de velocidad relativa que se define como el cociente entre la velocidad de un objeto y la velocidad del sonido en el medio en que se mueve dicho objeto. Dicha relación puede expresarse según la ecuación.

 Es un número adimensional típicamente usado para describir la velocidad de los aviones. Mach 1 equivale a la velocidad del sonido, Mach 2 es dos veces la velocidad del sonido...
La utilidad del número de mach reside en que permite expresar la velocidad de un objeto no de forma absoluta en km/h o m/s, sino tomando como referencia la velocidad del sonido, algo interesante desde el momento en que la velocidad del sonido cambia dependiendo de las condiciones de la atmósfera. Por ejemplo, cuanto mayor sea la altura sobre el nivel del mar o menor la temperatura de la atmósfera, menor es la velocidad del sonido. De esta manera, no es necesario saber la velocidad del sonido para saber si un avión que vuela a una velocidad dada la ha superado: basta con saber su número de mach.

Normalmente, las velocidades de vuelo se clasifican según su número de Mach en:

• Subsónico M < 0,7
• Transónico 0,7 < M < 1,2
• Supersónico 1,2 < M < 5
• Hipersónico M > 5

Un F/A-18 volando a velocidad supersónica. El disco blanco que se forma es vapor de agua condensándose a consecuencia de la onda de choque. Este fenómeno se conoce como "Singularidad de Prandtl-Glauert".

Saludos, Dert-16

Ruedas de un avión ¡¡¡Al detalle!!!

Tren de aterrizaje trasero de un A340 de Iberia

 Las ruedas de un avión, tienen mucha más importancia de lo que puede parecer a simple vista y su mantenimiento va acorde a la importancia del elemento.Vamos a ver  paso a paso y pieza a pieza, la revisión de una rueda de avión.

Revisión y cambio de ruedas 

Lo primero que hay que saber es que la vida útil en condiciones normales de una rueda, es de 400 aterrizajes en invierno y 300 en verano. El calor es el peor enemigo para las cubiertas (las gomas) porque cuando tocan el suelo en un aterrizaje, pasan en menos de 3 segundos a calentarse más de lo que se calienta el agua cuando hierve. Dentro del tiempo que el avión tarde en realizar esas 400 tomas (aterrizajes), las ruedas de los aviones grandes pueden recibir un solo tratamiento de vulcanizado, que es como el recauchutado de las ruedas de los camiones. Los aviones más pequeños, pueden llegar a recibir hasta 8 tratamientos de vulcanizado. Lo peor para una rueda es que se formen grietas en la goma.

Cuando una rueda llega al taller lo primero que se hace es separar la goma de la llanta. Una vez las dos piezas están separadas, se limpian para comprobar el estado real. Se comprueban los daños estructurales de las llantas y si las gomas tienen grietas. Por supuesto, se vigila la profundidad de las líneas que hay en las cubiertas, que al igual que en el resto de vehículos sirven para evacuar el agua en caso de lluvia. 

En esta foto, podéis haceros una idea de lo ancha que puede llegar a ser la cubierta de un A340 con respecto la palma de una mano:

Como particularidad, las gomas de los aviones no tienen cámara de aire. Van llenas de nitrógeno para evitar que exploten tanto por el calor como por los impactos contra la pista cuando aterrizan. También es importante que vayan llenas de nitrógeno, para que así no lleven oxígeno acumulado y no pueda crearse un incendio dentro se la goma.

Las llantas son de aluminio de última generación. Altamente resistentes a los golpes y a los bruscos cambios de temperatura. Dentro de ellas, va todo el sistema de frenado.

Un avión modelo A340 lleva 12 sistemas de frenado, uno por rueda si contamos las que lleva en el tren principal. El sistema de frenado ABS que hoy llevan todos los vehículos, fue probado por primera vez en un tren de aterrizaje de avión. Así que podemos decir que el ABS lo disfrutamos en nuestros coches gracias a la ingeniería aeronáutica. Os sorprenderá conocer los altísimos costes que suman las diferentes piezas que se montan en una rueda. Cada tornillo de acero, $298 y las piezas que se usan para el frenado progresivo del avión, que se llaman chavetas, cuestan $3.500 la unidad. Cada rueda lleva 11 chavetas que ayudan a los discos de freno a reducir la velocidad de las ruedas sin que éstas se bloqueen.

 

Las cubiertas tienen un coste de entre $1.500 y $1.800 pero no son propiedad de la aerolínea. Se paga por un período de 400 tomas y luego se devuelven al fabricante para su posterior reciclaje. Si se devuelven con grietas, el coste de los neumáticos asciende, por ello también la compañía debe evitar devolverlas en mal estado. Las marcas fabricantes de cubiertas aeronáuticas son las mismas que para las ruedas de automóvil.

Una rueda montada en su llanta, pesa alrededor de 250kg y a la pregunta de “¿cuánto se tarda en cambiar una rueda de avión por otra?”: el manual dice que como máximo no lleva más de hora y media, pero un equipo especializado, en menos de media hora, puede tener la rueda cambiada. 

 Saludos, Dert-16