Aviación II. Tecnología. TECNOL.

Categoria:

Tecnología

1. La sustentación. La Aerodinámica, aplicada a la Aeronáutica, da cumplida respuesta y explica las leyes y fenómenos que permiten a los aparatos "más pesados que el aire" sostenerse y volar en el espacio. Sometida una superficie plana horizontal a una corriente de aire, éste la salvará sin perturbación alguna y si se inclina hacia arriba provocará remolinos en la cara dorsal del plano (turbulencias no sustentadoras); pero si se curva el plano, inspirándose en el ala del ave, y se va levantando lentamente, formando sucesivos ángulos hasta alcanzar 1516° en relación con la corriente aérea horizontal (ángulo de ataque), este ala engendrará el fenómeno sustentador hasta el ángulo límite y los filetes de aire la recorrerán en el llamado régimen o flujo laminar, si bien al llegar a los ángulos de ataque o incidencia máximos, rápidamente aparecerá el régimen o flujo de turbulencia, surgiendo el inmediato colapso de la sustentación. De ahí que el aeroplano no deba sobrepasar esos ángulos de ataque de sus alas en vuelo horizontal ordinario. El ingenio humano retrasó la aparición de tan peligroso fenómeno utilizando hipersustentadores, como son la ranura de borde de ataque y los flaps de borde posterior o de salida, que alejan el régimen de turbulencia en cuanto a ángulo límite o velocidad mínima de vuelo del aparato de superficies sustentadoras fijas, que sólo puede volar y gobernarse a elevadas velocidades mínimas de traslación, del orden de los 60 a 290 Km/h., según los tipos, y dentro de reducidos ángulos de ataque o incidencia.

Llámase centro de presión el punto en que se considera ejercida sobre las alas de un avión, la resultante del conjunto de las fuerzas de la sustentación, equilibradora de la gravedad, y varía según el ángulo de ataque que presente el aeroplano en su desplazamiento. Existen variadísimos tipos de perfil de ala, primitivamente asimétrico, con mayor longitud la cara dorsal, de acuerdo con los fines que haya de cumplir el avión (perfil grueso, fino, asimétrico, biconvexo, etc.), así como alas de gran, mediano o reducido alargamiento; mayor o menor anchura o cuerda, etc.

Las características aerodinámicas de un ala se representan por la curva polar de la misma, llevándose en un eje (abscisas) los valores del coeficiente de resistencia al avance y en otro (ordenadas) los de sustentación, uniéndose en esta representación gráfica los puntos resultantes para cada ángulo de ataque mediante una línea curva que expresa las características del ala en cuestión.

Laboratorio y túnel aerodinámico. El técnico inglés Wenham construyó, en 1871, un primitivo túnel aerodinámico en el que ensayó superficies sustentadoras. Años después Philips y Maxim construyeron otro; posteriormente, Eiffel y otros investigadores montaron laboratorios aerodinámicos, obteniéndose en 1890 fotos del comportamiento de diversos cuerpos sometidos a la acción del viento dentro del túnel; en 1901, los Wright construyeron uno de 1,80 m. de longitud, utilísimo para sus trabajos aéreos, y modernamente Rusia, Alemania, Inglaterra, EE. UU., etc., poseen túneles aerodinámicos para experimentación de aparatos de tamaño natural. En ellos, utilizándose la balanza aerodinámica sobre la que se instalan los aerodinos a estudiar, se ensaya la compleja técnica, habiendo permitido los laboratorios y el túnel un decisivo avance de esta rama de la ciencia.

El aeroplano se halla sometido a las acciones de la fuerza motriz (motorhélice, turbohélice o reactor puro), peso, resistencia al avance y sustentación, volando en un 70% suspendido de la depresión originada en la cara dorsal de sus alas y el 30% restante apoyado en la sobrepresión engendrada en la cara ventral por el viento relativo de la marcha. Presentan gran interés los últimos estudios y experiencias de aerodinámica en régimen de vuelo supersónico y reintegro a la tierra, en Astronáutica.

2. Estructura del aeroplano. Envergadura. Es la longitud de las alas de uno a otro extremo. En los primeros tiempos, habida cuenta de que la carga alar, que se mide en kilos por metro cuadrado de superficie sustentadora, comenzó siendo de 7 Kg. (Flyer de los Wright en 1903) y fue ascendiendo a cuatro o cinco veces más del valor citado, no podía exceder, por motivos técnicos y de construcción, de cifras modestas en aquellas máquinas primitivas construidas de madera y forradas de tela, por lo que se impuso el biplano muy arriostrado y en ciertos momentos hasta el triplano, no obstante la pérdida de rendimiento sustentador del conjunto en relación con el monoplano cantilever (sin arrióstramiento) metálico y currentilíneo, posterior. En carga alar se ha llegado en aparatos de transporte de pasajeros, Douglas DC8, a 528 Kg/m2 y a 763 Kg/m2 en el X15 americano.

Las alas, consideradas sintéticamente, en sentido aerodinámico, pueden ser: alta, media y baja, según su emplazamiento en el fuselaje; rectangular, en W, en flecha, en delta, según su forma; de geometría variable, que amplía su superficie para el despegue y la toma de tierra.

Fuselaje. Aloja la tripulación, pasajeros, carga, etc.; de forma currentilínea y morro afilado, de hasta 93 m. de longitud en el SST, Boeing 2.707.

Tren de aterrizaje. Puede contener desde dos hasta 22 ruedas, según tonelajes; actualmente se ha generalizado el tren triciclo, eclipsable, compuesto por una o varias ruedas delanteras y tren principal bajo las alas, donde se esconde. Dotados de poderosos frenos y amortiguadores. Mandos. El de dirección, combinado con el de estabilidad lateral, proveen a la realización de los virajes; el primero actúa sobre un plano vertical (timón de dirección) situado en cola que gira a derecha e izquierda del eje longitudinal del avión. El piloto lo acciona presionando unos pedales. El de estabilidad lateral actúa sobre los alerones, planos horizontales situados en los bordes posteriores de las alas, provocando el movimiento de inclinación lateral. El de profundidad actúa sobre el timón de profundidad, plano situado horizontalmente en la cola, con posibilidad de movimiento hacia arriba y hacia abajo, alrededor de un eje transversal; con este mando se hace encabritar (subir) o picar (bajar) al avión. El mando de estabilidad lateral y el de profundidad están reunidos en la palanca o en el volante (según el tipo de avión) y con ellos y el de dirección, manejando adecuadamente el mando de potencia de motor, se pueden realizar todas las maniobras de que es capaz la aeronave.

3. Clasificación de los aviones. Civiles: de transporte (pasajeros, carga o mixtos); de líneas interiores, internacionales y transoceánicas con capacidad de 15 a 390 pasajeros, y de 6 a 323 t. aprox.; privados (utilitarios, para desplazamientos de particulares; al servicio de empresas, en levantamientos de planos, fotografía, publicidad, tratamientos agrícolas, vigilancia de bosques y oleoductos, etc.; deportivos: en aeroclubs, particulares, etc.). Aviación Militar: de caza (de interceptación; acompañamiento y protección de formaciones de bombarderos; cazabombarderos, etc.); de bombardeo: ligero, medio, en picado, estratégico, estos últimos con hasta 16.000 Km. de autonomía, 20 t. de bombas clásicas o 4 H; de transporte: de hombres y material; de reconocimiento, enlace, sanitarios, escuela, hidroaviones, etc. Aviación naval: con fines semejantes y específicos: aviones torpederos, caza submarinos, etc. El planeador se sustenta como el avión privado de energía motriz, cubriendo una trayectoria descendente de hasta 1/32 de pendiente mínima, en vuelo que por ello se llama planeado. El velero (gran envergadura, silueta fina, escaso peso) es capaz, además, de aprovechar las ascendencias dinámicas o térmicas del aire; las primeras én las laderas de relieves orográficos, y las últimas por diferencia de temperatura de capas atmosféricas que originan corrientes ascendentes las cuales, aprovechadas por hábiles volovelistas, permiten a estas "aves" tripuladas y previamente lanzadas por aviones remolcadores recorrer un millar de kilómetros y ascender a más de 14.000 m. Los planeadores fueron utilizados en la guerra de 193945 para aterrizaje de tropas especializadas en la retaguardia enemiga (isla de Creta; desembarco en Normandía; Alemania, etc.).

4. Evolución del aeroplano. He aquí las concausas mínimas suficientes que hicieron posible el éxito del aeroplano como máquina capaz de vuelo normal, concretamente en el caso del Flyer de los Wright (primero de la historia), bautizado por ellos Volador, ya que el vocablo aeroplano aún no se empleaba en el mundo:

a) Pericia en el arte de volar con más del millar de vuelos planeados en tres años que, al convertirles en verdaderos aviadores, les familiarizó con el aire, sus alteraciones y sorpresas.

b) Dominio elemental de la Aerodinámica; como se ha dicho, establecieron un modesto túnel cuyas experiencias les facilitaron la construcción del Flyer, biplano de 12,34 m. de envergadura, 48 m2, 335 Kg. con piloto (7 Kg/m2), velocidad aproximada 48 Km/h., tren de aterrizaje de patines, motor de 12 CV construido por ellos; dotado el aparato de alas curvadas, timones biplanos de dirección (vertical) y altura (horizontal delantero) y mando (el primero en la historia) de estabilidad lateral conjugado con el de dirección por alabeo o torsión de los cuatro extremos del borde posterior de las alas; dotado de hélices en contrarrotación, correctamente calculadas, como el resto del aparato.

c) Última de las concausas del éxito de los americanos fue el desarrollo del motor de explosión, apto por su relativa ligereza para permitir el vuelo. El tipo 1907, más potente (3040 CV, biplaza, 360 Kg. 60 Km/h.), se cubrió de gloria en Francia pilotado por Wilbur en 1908, alcanzando el record mundial de entonces (1 h. 30 min. con pasajero).

Apareció el biplano francés Voisin1908, llamado celular por los planos verticales en alas y cola, inspirados en la cometa de Hargrave, de 50 CV, 540 Kg. y unos 50 Km/h. Un derivado de éste permitió a H. Farman cubrir el 13 en. 1908 el primer kilómetro en circuito cerrado, en 1 min. 28 seg.; deben citarse los siguientes acontecimientos: Monoplano BlériotXI, tipo Canal de la Mancha, 1909; envergadura 7,80 m. 300 Kg. (22 Kg/m2), 25 CV, unos 65 Km/h., que realizó la primera travesía del mar. Monoplano MoraneSaulnier1913 tipo Travesía del Mediterráneo, 60 CV Gnome, 100 Km/h. y 730 Km. sobre el mar. Monoplano rápido Deperdussin1913, 201 kilómetros por hora, motor rotativo de 160 CV, gran finura aerodinámica y fuerte carga alar. Biplano Sikorsky Ilia Mouriametz1913, primer tetramotor del mundo con cabina cerrada, 400 CV, transportó 16 pasajeros.

En 1914 va conociéndose la Aerodinámica y se vuela en máquinas más rápidas y estables, dotadas de motores más perfeccionados.

Primera Guerra mundial. La industria alemana, de técnica más adelantada, produjo los gigantes R (SiemensSchuckers, seis motores de 300 CV, estructura metálica, 2.000 Kg. de bombas y 1.200 Km. de autonomía). En cazas se llegó a 220 Km/h. con techo de 8.000 m. La guerra impulsó enormemente la construcción de aviones y motores.

Algunos tipos clásicos entre ambas guerras. FarmanGoliath, biplano bimotor, 500 CV, 12 pasajeros, 140 kilómetros por hora; inauguró en marzo de 1919 el trayecto ParísLondres. En 1925, trimotor alemán Junkers G24, 900 CV, metálico, monoplano, ala baja, 11 pasajeros a 140 Km/h. Fórmula americana de gran velocidad, en 1934, el LockheedElectra, bimotor metálico, tren retráctil, 12 pasajeros, 250 Km/h.; Douglas DC2 y DC3 (1936), avión que aún vuela, de 1.800. CV, 21 pasajeros el primitivo, 280 Km/h. Se incrementa la potencia: gran hidro de canoa Boeing B314, que inaugura en junio de 1939 la línea Nueva YorkLisboa, con 6.000 CV, 40 pasajeros, 235 Km/h. En 1945, aparece el DC4, célebre tetramotor, de 4.800 CV, el primero utilizado en la travesía atlántica y grandes líneas, 44 pasajeros a 370 Km/h.

Material de la Guerra civil española. Destruido el cedido inicialmente por Francia, Rusia colaboró con el Gobierno republicano enviando aviadores y material y Alemania (Legión Cóndor) e Italia (Aviación Legionaria), con la España Nacional. Cazas: Polikarpov I15 (conocido por Curtiss); I16 (conocido por Rata), soviéticos. Heinkel H51, y Messerschsmitt Me109, alemanes. Fiat CR32 (conocido por Chirri) italiano. Bombarderos: Tupolev SB2, Katiuska, soviético. Ju52 y He111, alemanes. Savoia S81 y S79, italianos.

Segunda Guerra mundial. Unos 750.000 aviones construidos, de centenares de tipos, impiden toda puntualización. Los mejores modelos de caza alcanzaban 700 Km/h. y 15.000 m. de techo. Los tetramotores angloamericanos (RAF y AAF), con hasta 8 t. de bombas, devastaron Alemania y Japón. Se registró un impresionante avance en velocidad, tonelaje y seguridad de vuelo y aparecieron máquinas metálicas, de gran finura aerodinámica, accionadas por motores de 3.600 CV. La gran a. estaba en marcha.

La era del reactor. Ha significado una decisiva revolución, pues, a la vez que se duplicaba la velocidad, se triplicaba el pasaje por unidad. El motor a reacción (v. MOTORES) (turborreactor) está constituido por un cuerpo cilíndrico(1,22 X 3,75m. y 15.750 Kg. de empuje, el Olympus539). El aire penetra en 61 por el tubo de admisión, atraviesa el compresor, incrementando su presión, temperatura y velocidad (1.000 Km/h.) y desemboca en las cámaras de combustión, donde se mezcla con keroseno, que es el combustible utilizado generalmente, el cual fluye a presión de unos mecheros; los gases se expulsan al exterior por la tobera, a unos 2.000 Km/h., a alta presión y temperatura, luego de atravesar y poner en movimiento la turbina que, a su vez, por el eje común acciona al compresor y demás mecanismos. El escape de estos gases a la atmósfera impulsa hacia adelante al turborreactor y al avión, donde se hallan instalados uno o varios. Existen turbohélices (cuyas hélices son movidas por la turbina), lográndose 600700 Km/h. a alturas de unos 6.000 m. y reactores puros (turborreactores) que en transporte rozan los 1.000 Km/h. y vuelan a 9.00011.000 metros y en tipos militares superan 20.000 m. y Mach 3 (unos 3.200 Km/h.). El número de Mach (apellido de un físico austriaco que estudió este problema) es la relación entre la velocidad del avión y la del sonido (unos 1.225 Km/h. al nivel del mar y unos 1.065 de 11.000 a 25.000 m.). Se utiliza esta última cifra como equivalencia de número Mach 1,00 al referirse a aviones de vuelo normal en los límites de la trosposfera y estratosfera.

Estados Unidos y Rusia poseen cazas reactores supersónicos y bombarderos (B52 americano) capaces de llevar grandes cargas de explosivos. En transporte son de citar el birreactor francés Caravelle, los americanos B707 y DC8, éste capaz de transportar de 130 a 250 pasajeros a 900 Km/h.; el británico Super VC10, el soviético Ilyushin 1162 (140180 pasajeros a 850), que sobrevuelan el mundo cubriendo millones de kilómetros diarios.

Nace el supersónico. En 1972 entrará en servicio el francoinglés Concorde (132 pasajeros a 2.180 Km/h.). Acaso en 1971 el ruso TU144 (120 pasajeros a 2.500) y en 1976 el Boeing2707 (93 m. de longitud, 306 t., 250350 pasajeros a 2.900 Km/h.).

Los fenómenos de compresibilidad de la atmósfera que forman la onda de choque (el atronador bang) en las proximidades de Mach 1 (barrera del sonido), fueron vencidos en 1947. Ahora se lucha con la barrera del calor, calentamiento producido por rozamiento al desplazarse a gran velocidad en las capas densas atmosféricas, que supera los 1.000° a Mach 6 y 7 (7.254 Km/h.) del X15 americano, que es el ingenio alado más rápido construido por el hombre. Se están ensayando aleaciones metálicas a base de titanio para vencer totalmente esta barrera.

Ya se vuela y aterriza con todo tiempo, siendo controlados los aviones en vuelo por servicios de ayuda a la navegación que cubren el mundo, habiéndose llegado a 60.000 CV (turbohélice soviético Antonov) y a los 7.254 Km/h. ya citados, sin que se trate de cifras tope, pues la Convair americana proyecta para 1978 un avión capaz de alcanzar 6.400 Km/h. de crucero, que permitirá cubrir MadridNueva York en una hora, y llegar en tres a las antípodas.

V. t.: AERONÁUTICA.

T. DE MARTÍN BARBADILLO.

BIBL.: I. ’STROUD, European transport aircraft, Since 1910, Londres 1966; N. D. VAN SICKLE, Aeronáutica moderna, México 1965; CH. DOLLFUs, H. BEAUSOIS y C. ROUGERON, L’homme, l’air et Z’espace, París 1965; E. AGNELUCCI, Aviones; ayer, hoy mañana, Barcelona 1965; E. PETIT, Historia mundial de la aviación, Barcelona 1967.