Un avión es un avión más pesado que el aire que utiliza superficies de sustentación no giratorias para generar la sustentación dinámica necesaria para volarlo . En la definición más estrecha de la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI), también es siempre un avión motorizado . La operación de las aeronaves que participan en el transporte aéreo está regulada por las leyes de tránsito aéreo .
Coloquialmente, los aviones a veces también se denominan "volador" , [1] el término volante tiene el significado principal, sin embargo, el piloto .
La Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) define el término aeronave de la siguiente manera:
aviones _ Aeronave más pesada que el aire, propulsada mecánicamente, que obtiene su sustentación en vuelo principalmente de reacciones aerodinámicas en superficies que permanecen fijas en determinadas condiciones de vuelo.
En términos legales, un avión es una aeronave propulsada por motor, más pesada que (el aire que desplaza), que es levantada por alas que permanecen inalterables en condiciones constantes de vuelo, comúnmente denominadas aeronaves a motor . Por lo tanto, cuando se mencionan aviones en un texto legal, solo se refieren a aviones con motor, no a planeadores , planeadores a motor y aviones ultraligeros . Estos últimos son una subclase de equipo para deportes aéreos en Alemania .
Algunos autores usan una definición más amplia que también incluye giroaviones como un subconjunto de aeronaves. Las aeronaves reales se denominan aeronaves de ala fija , aeronaves de ala fija o aeronaves de ala fija para diferenciarlas mejor . [3] [4] Sin embargo, esta clasificación contradice tanto la definición legal como el uso general y, por lo tanto, puede considerarse obsoleta. [5]
La definición utilizada en este artículo se basa en el significado coloquial del término aeronave , que incluye todas las aeronaves que tienen un fuselaje con alas fijas. [6] [7]
En los aviones, la sustentación , cuando la aeronave avanza, se genera desviando el flujo de aire necesario en las alas (con un perfil y ángulo de ataque adecuados ). Debido a la desviación, el aire recibe un impulso dirigido verticalmente hacia abajo. De acuerdo con la primera ley de Newton , este cambio hacia abajo en la dirección del flujo requiere una fuerza que actúe de manera constante. Según la tercera ley de Newton ( actio y reactio ), una fuerza igual y opuesta, la flotabilidad, actúa sobre el ala. [8º]
Además de la conexión rígida entre las alas y el fuselaje de la aeronave, también existen algunos tipos de aeronaves con alas convertibles y giratorias en las que las alas se fijan de manera flexible al fuselaje de la aeronave. Con estos tipos, se pueden cumplir requisitos de aplicación que no son posibles con un ala rígida. En un sentido más amplio, el principio de ala fija también es utilizado por aeronaves con alas completamente flexibles, como parapentes y paramotores , y con alas desmontables, como alas delta .
Los vehículos de efecto suelo usan alas para volar justo por encima de la superficie de la tierra, asemejándose a los aviones que vuelan a baja altura. Sin embargo, por lo general no pueden subir por encima del suelo y, al igual que los aerodeslizadores , no se consideran aeronaves.
En los helicópteros ( helicópteros , helicópteros ), las alas están construidas en forma de rotor horizontal . El flujo de aire sobre las palas del rotor resulta de la combinación del movimiento rotatorio del rotor y el aire entrante de su propio movimiento y viento.
Sin embargo , algunos helicópteros, como los helicópteros compuestos o combinados , tienen alas fijas más o menos largas además de su rotor principal , que proporcionan sustentación adicional.
Un híbrido entre los aviones de ala fija y los helicópteros son los aviones convertibles , que pueden cambiar los modos de vuelo (estados de vuelo) en vuelo.
A diferencia de la aeronave, el cohete vuela con un motor de cohete ( impulsión de repulsión ) expulsando la masa de soporte transportada independientemente de un flujo de aire, incluso si puede tener superficies de control aerodinámico para las fases de vuelo en la atmósfera . Sin embargo, estos no se utilizan para la flotabilidad, sino solo para la estabilización y el control. Un caso especial es el planeador espacial , que suele despegar con un vehículo de lanzamiento y aterrizar en un vuelo aerodinámico . Se puede ver como un avión.
Un avión de rotor tiene rotores Flettner como elementos portadores , que utilizan el efecto Magnus . Los aviones de rotor rara vez se encuentran incluso en la fabricación de modelos y no han tenido ningún significado práctico hasta ahora. No deben confundirse con helicópteros.
En los ornitópteros , también llamados aviones de ala-ala, las alas se mueven hacia arriba y hacia abajo como las alas de un pájaro para generar sustentación y propulsión. Por lo tanto, a veces también se les llama alas de aleteo . Especialmente en los primeros días de la aviación , se hicieron intentos para construir aviones alados basados en el modelo de la naturaleza. No se sabe que aviones de pasajeros de este tipo hayan volado hasta ahora, pero hay modelos de ornitópteros y micro -drones funcionales y controlados a distancia , p. DelFly de TU Delft .
Tradicionalmente, un avión se ha dividido en tres grupos principales (grandes grupos de diseño): fuselaje, motor y equipo.
El fuselaje consta del fuselaje, la estructura de soporte , la unidad de cola , la unidad de control y el tren de aterrizaje en los aviones terrestres o los cuerpos de sustentación (flotadores) en los hidroaviones . Los aviones y planeadores VTOL más antiguos pueden tener patines en lugar de trenes de aterrizaje o flotadores. En muchas publicaciones, en su mayoría más antiguas, se usa el término fuselaje o simplemente celda en lugar de fuselaje. [9]
El fuselaje es el elemento estructural central de la mayoría de los aviones. A él va adosada la estructura portante, que alberga no sólo a los pilotos sino también a gran parte del equipo operativo. En un avión de pasajeros, el fuselaje acomoda a los pasajeros. El tren de aterrizaje suele estar total o parcialmente unido al fuselaje. Los motores se pueden integrar en el fuselaje. En los hidroaviones , el casco forma el principal cuerpo de sustentación.
Hay diferentes formas de casco. Las secciones transversales redondas del fuselaje son la norma hoy en día si la máquina tiene una cabina presurizada . Los aviones de carga suelen tener una sección transversal de fuselaje rectangular para optimizar el volumen de carga. La mayoría de los aviones tienen un solo fuselaje, pero también hay máquinas con fuselajes gemelos y aviones de ala voladora .
Además de una o más alas como componente principal, la estructura consta de todos los componentes que proporcionan sustentación.
El empenaje consta del plano de cola con los elevadores y los compensadores asociados, el timón con el timón y el compensador para este y los alerones. Además, la tarea principal de la unidad de cola es estabilizar la actitud y dirección dadas, así como el control alrededor de los tres ejes de la aeronave.
| empenaje | control S | Efecto | sistema de ejes |
|---|---|---|---|
| ascensor | estabilizador horizontal y elevador | Rotación alrededor del eje transversal (paso) | eje Y |
| timón | aleta y timón | rotación sobre el eje vertical (guiñada) | eje Z |
| aleta | Alerón y Spoiler | Rotación alrededor del eje longitudinal (rolling) | eje x |
En las aeronaves de ala fija, la unidad o controles de control consisten en el joystick o columna de control con yugo o volante de control y los pedales de timón, con los que se dan los comandos de control. Se pueden utilizar señales de enlace, cables, hidráulicas, eléctricas ( fly-by-wire ) u ópticas ( fly-by-light ) para transmitir las fuerzas o señales de control. La columna de control se reemplaza por la palanca lateral en algunos aviones modernos .
El tren de aterrizaje permite que una aeronave se mueva en el suelo, alcance la velocidad de despegue requerida, absorba los golpes de aterrizaje y absorba los impactos, p. B. por golpes.
Los trenes de aterrizaje se dividen en trenes de aterrizaje rígidos, semirrígidos y retráctiles. Un tren de aterrizaje rígido también mantiene su posición sin cambios durante el vuelo; el tren de aterrizaje semirrígido está parcialmente retraído (por ejemplo, solo el tren de morro). Un tren de aterrizaje retráctil puede retraerse después del despegue y, si es necesario, cubrirse con las puertas del tren de aterrizaje y debe extenderse nuevamente antes de aterrizar. Las aeronaves con una velocidad máxima alta siempre tienen tren de aterrizaje retráctil.
Los trenes de aterrizaje también se pueden clasificar según su disposición. Una forma generalizada de tren de aterrizaje es el "tren de aterrizaje de rueda de morro", en el que una o más ruedas pequeñas están unidas a la parte delantera de la aeronave y el tren de aterrizaje principal está ubicado detrás del centro de gravedad de la aeronave. Esto permite una buena visibilidad para el piloto durante el rodaje en tierra en comparación con el engranaje de cola o patín anteriormente generalizado con una rueda pequeña o patín en la cola; rara vez se usa hoy en día. Una característica especial es el tren de aterrizaje en tándem, en el que las partes del tren de aterrizaje en la parte delantera y trasera del fuselaje son del mismo tamaño y comparten la carga principal. El avión se estabiliza lateralmente mediante ruedas de apoyo en la estructura del ala.
El sistema de motor de una aeronave incluye uno o más motores (generalmente del mismo tipo) con accesorios. Los diseños más comunes son: motor alternativo ( motor de avión ) con hélice , turbina de gas (motor de potencia de eje) con hélice ( turbohélice ) y el motor de turbina a reacción , en su mayoría en diseño turboventilador . Raros/experimentales son estatorreactores , motores de cohetes o motores eléctricos .
Los accesorios incluyen el sistema y las tuberías de combustible , si es necesario un sistema de lubricación , refrigeración del motor, soporte del motor y capó del motor.
Fuera de la aviación de combate, los motores a reacción ya no están integrados en las alas o el fuselaje por razones de mantenimiento, con la excepción del Nimrod MRA4 .
Como combustible se suele utilizar queroseno , AvGas , MoGas o etanol .
El equipo operativo de una aeronave incluye todos los componentes a bordo de una aeronave que no pertenecen al fuselaje y al motor y que son necesarios para la ejecución segura de un vuelo. Consta de los componentes de seguimiento de actitud de vuelo, estado de vuelo y motor, navegación , comunicación , sistemas de abastecimiento, sistemas de alerta, equipos de seguridad y, en su caso, equipos especiales. La parte electrónica del equipo operativo también se denomina aviónica .
Mientras tanto, muchos autores especializados ya no cuentan la unidad de control o el controlador como parte del fuselaje sino como parte del equipo operativo, ya que el control de los aviones modernos está significativamente influenciado por los sensores del equipo operativo y por las computadoras de a bordo.
Los materiales para aeronaves deben tener la mayor resistencia posible (ver también resistencia específica ) frente a las tensiones estáticas y dinámicas para que el peso de la aeronave se mantenga lo más bajo posible. En principio, los aceros , las aleaciones de metales ligeros , la madera , los tejidos y los plásticos son especialmente adecuados para la construcción de aeronaves. Si bien la madera se ha utilizado con sensatez hasta tamaños medianos, la construcción totalmente metálica y compuesta generalmente se prefiere en la construcción de aeronaves en la actualidad, [10]en el que se combinan diferentes materiales de tal forma que sus respectivas ventajas se complementan de forma óptima.
Las estructuras en aeronaves se pueden implementar utilizando varios métodos de diseño y construcción. Los métodos de construcción frecuentes son las construcciones con entramado de madera , caparazón y media caparazón ; los métodos de construcción se dividen en construcción de madera, construcción mixta, construcción de metal y construcción de FRP .
En el caso de la construcción de madera , se pega un marco hecho de cuerdas longitudinales de madera y marcos para el fuselaje, que luego se entabla con madera contrachapada delgada. El ala consta de uno o dos largueros a los que se pegan las llamadas costillas en ángulo recto en la parte delantera y trasera . Las costillas le dan al ala la forma correcta. Delante del larguero, el ala está entablada con madera contrachapada delgada, esta tabla se convierte en el morro de torsión .llamó. Evita que el ala gire paralelamente al larguero durante el vuelo. Detrás del larguero, el ala está cubierta con una tela de algodón o plástico especial. Este tejido se pega al borde de ataque del larguero o de torsión y al borde de salida que conecta las costillas en el borde de salida del ala y se recubre con grasa. El barniz de tensión se contrae cuando se seca y asegura que el recubrimiento quede tenso. En el caso de aviones con motor, la tela también debe coserse en las costillas. Los revestimientos más modernos hechos de plástico se contraen cuando se calientan, se planchan para estirarlos. En el caso de aeronaves motorizadas, el polvo de aluminio se mezcla en las capas superiores del recubrimiento de dope como protección UV. Ejemplos de tales aviones son z. B. el Schleicher Ka 2 o elMesserschmitt M17 . La construcción de madera pura ahora está obsoleta.
La construcción metálica es el tipo más común de construcción para aeronaves motorizadas. El casco consiste en un marco de metal soldado o remachado, que está entablado con chapa en el exterior. Las alas constan de un larguero, o de varios en el caso de grandes aeronaves, a los que se remachan o atornillan las nervaduras. Al igual que el casco, la tablazón está hecha de chapa fina. Uno de los aviones de motor de metal más conocidos es el Cessna 172 , pero también hay planeadores de metal, como el LET L-13 Blaník .
La construcción mixta es una mezcla de construcción de madera y metal. Por lo general, el fuselaje consta de un marco de metal soldado que está cubierto con tela, mientras que las alas están construidas como en la construcción de madera. Sin embargo, también hay aviones cuyas alas también consisten en un marco de metal cubierto. La estructura básica de largueros y nervaduras difiere de la construcción de madera solo en los materiales utilizados. El Schleicher K 8 es un avión con fuselaje de estructura metálica y alas de madera, mientras que el Piper PA-18 tiene estructuras de aluminio.
La construcción de metal ha sido reemplazada cada vez más por la construcción de fibra-compuesto-plástico (abreviatura: construcción FRP) durante varios años. El avión consta de esteras, generalmente de tela hecha de fibra de vidrio, aramida o carbono, que se colocan en moldes, se saturan con resina sintética y luego se endurecen por calentamiento. Un material de soporte, ya sea espuma dura o una estructura de nido de abeja, se pega adicionalmente en las áreas de la aeronave que tienen que absorber mucha energía. Aquí también hay marcos en el fuselaje y largueros en las alas. La construcción FRP se utilizó por primera vez en vuelo sin motor, el primer avión de esta construcción fue el FS 24 , el prototipo fue construido entre 1953 y 1957 por Akaflieg Stuttgart.construido. Mientras tanto, sin embargo, los fabricantes de aviones a motor también están cambiando a la construcción de FRP, p. B. Diamond Aircraft o Cirrus Design Corporation . Ejemplos de la construcción FRP son el Schempp-Hirth Ventus o el Diamond DA 40 . Especialmente en la construcción de grandes aeronaves, actualmente se están produciendo combinaciones de construcción de metal y construcción de FRP. Un ejemplo popular es el Airbus A380 .
Las aeronaves están sujetas a requisitos de mantenimiento obligatorios por parte de organizaciones certificadas durante toda su vida útil. Estos se dividen en controles A, B, C y D, el último se lleva a cabo después de alrededor de seis a diez años o varias 10,000 horas de vuelo. Todo el avión recibe una revisión general. Los intervalos de mantenimiento de las turbinas son de 20.000 horas de vuelo.
A diferencia de ciertos componentes individuales, como el tren de aterrizaje , las aeronaves generalmente no están sujetas a una vida útil máxima. Al diseñar sus máquinas, los fabricantes de aviones comerciales solo establecen un valor objetivo para la vida útil, denominado Objetivo de servicio de diseño mínimo para Boeing y Objetivo de servicio de diseño (DSG) para Airbus . Estos objetivos se basan en el uso típico durante un período de 20 años. La mayoría de los tipos están diseñados para durar entre 50 000 y 60 000 horas de vuelo; el número de vuelos posibles varía entre 20.000 para aviones de larga distancia, p. B. Boeing 747 y 75.000 en aviones de corta distancia, p. B.Boeing 737 . [11] Estos objetivos mínimos se superan en gran número, especialmente en lo que se refiere a edad y horas de vuelo. [11] Airbus ofrece un límite de objetivo de servicio mejorado (ESG) ampliado en relación con determinados requisitos de mantenimiento incluso antes de que el primer avión alcance el límite del DSG . [12] Desde 1988, el incidente del vuelo 243 de Aloha Airlines llamó la atención de los reguladores y fabricantes sobre el problema del daño generalizado por fatiga (WFD) en aeronaves más antiguas. La Administración Federal de Aviación requiere aeronaves con un peso máximo de despegue de 75,000 libras(34 t) desde 2011 a partir de 2013-2017 (dependiendo de la antigüedad del tipo de aeronave) de los fabricantes para especificar Límites de validez (LOV, límites de validez) más allá de los cuales la aeronave ya no puede operarse. Estos límites superiores están muy por encima de los objetivos mínimos de 30 000-110 000 vuelos o 65 000-160 000 horas de vuelo [12] [13] [14] Boeing estima que cuando el avión más antiguo entre en vigor en julio de 2013, solo se fabricarán 25 aviones Boeing en todo el mundo. por encima de la nueva LOV. [13] Los aviones militares están diseñados para una vida útil de unos 15 años, pero solo para 5.000-8.000 horas de vuelo.
Un avión comercial cubre un promedio de 5 km por vuelo en la pista. Esto da como resultado un kilometraje sobre el terreno de más de 250.000 km dentro de la vida útil.
La magnitud de la fuerza de sustentación dinámica en un perfil aerodinámico (con su perfil dado ) está determinada por el ángulo de ataque (el ángulo entre el aire entrante y el plano del ala ), la forma del perfil, el tamaño del perfil aerodinámico, la densidad del aire y su velocidad de flujo. Al aumentar el ángulo de ataque a velocidad aerodinámica constante, la sustentación aumenta proporcionalmente; esto no se aplica a la peculiaridad del vuelo supersónico . En los aviones de fuselaje elevador , el fuselaje tiene una forma aerodinámica para proporcionar una gran proporción de sustentación.
En vuelo nivelado, la fuerza de sustentación es igual a la fuerza del peso ( equilibrio ); durante las maniobras de vuelo , como el despegue y el ascenso, es mayor que la fuerza del peso y durante el descenso es menor.
Para avanzar, la aeronave debe generar propulsión para vencer la resistencia que impide el libre movimiento hacia adelante. La resistencia del aire de un avión depende
Mientras que la potencia de arrastre parásita aumenta con el aumento de la velocidad de vuelo a la tercera potencia de la velocidad, la potencia de arrastre inducida disminuye en proporción inversa. La resistencia total resultante conduce a una pérdida de energía durante el vuelo, que debe compensarse con la entrada de energía (combustible, energía solar o eólica) para poder continuar el vuelo. Si la energía suministrada es mayor que la pérdida debida a la resistencia total, la aeronave acelerará. Esta aceleración también se puede convertir en una ganancia de altitud ( conservación de energía ).
Decisivo para la calidad aerodinámica de un avión es tanto un coeficiente de arrastre favorable ( valor) como la relación entre el coeficiente de arrastre y el coeficiente de sustentación , la relación de planeo .
La conexión entre el coeficiente de arrastre y el coeficiente de sustentación de un determinado perfil de ala y, por lo tanto, sus características aerodinámicas se denomina perfil polar, que se muestra en el diagrama polar según Otto Lilienthal .
Esto da como resultado la fórmula de flotabilidad
y la formula de la resistencia
donde y representa los coeficientes de sustentación y arrastre, la presión dinámica (dependiendo de la velocidad y la densidad del aire) y el área de referencia .
Se pueden distinguir entre las siguientes expresiones para velocidades: [15]
Al piloto se le muestra la velocidad relativa al aire circundante a través de su indicador de velocidad aerodinámica . Esto se determina a partir de la presión estática y dinámica en el tubo de Pitot del indicador de velocidad aerodinámica . Esta velocidad mostrada (velocidad del aire indicada , abreviada IAS) depende de la densidad del aire y, por lo tanto, de la altitud de vuelo. El IAS es fundamental en la sustentación dinámica . Por lo tanto, es de la mayor importancia para los pilotos. En las cabinas modernas , el IAS se corrige matemáticamente para el error del instrumento y se muestra como CAS.
El rango de velocidad posible de una aeronave dependiendo de la altitud de vuelo está representado por la envolvente de vuelo . El límite inferior está representado por la velocidad de pérdida, el límite superior por alcanzar los límites de fuerza. En el caso de las aeronaves, que pueden alcanzar la velocidad del sonido debido a la gran potencia de su motor, pero que no están diseñadas para vuelos supersónicos, se encuentra a cierta distancia por debajo de la velocidad del sonido.
La velocidad a la que vuela un avión en relación con la velocidad del sonido se representa mediante el número de Mach . Nombrado en honor al físico y filósofo austríaco Ernst Mach , el número de Mach 1 se equipara a la velocidad del sonido. Los aviones comerciales modernos con motores a reacción son i. A. Optimizado para velocidades (IAS) de Mach 0,74 a 0,90.
Para que el ala genere suficiente sustentación, se requiere al menos la velocidad mínima . También se conoce como velocidad de pérdida porque si cae por debajo de ella, se produce una pérdida y la resistencia aumenta bruscamente mientras que la flotabilidad colapsa. La velocidad de pérdida disminuye cuando se despliegan dispositivos de gran sustentación (como flaps ).
En los helicópteros, la velocidad de vuelo está limitada por la aerodinámica de las palas del rotor : por un lado, las puntas de las palas pueden alcanzar el rango supersónico, por otro lado, puede producirse un estancamiento durante el viaje inverso.
La potencia motriz a instalar en relación con la masa del giroavión también aumenta desproporcionadamente a la velocidad máxima posible.
Los aviones despegan y aterrizan ventajosamente contra el viento. Como resultado, la velocidad mostrada que contribuye a la sustentación es mayor que la velocidad respecto al suelo, con el resultado de que se requieren distancias de despegue y aterrizaje significativamente más cortas que con viento de cola.
Hay varias opciones para generar la propulsión, dependiendo de si y qué medios se van a utilizar con qué principio de generación y transmisión de fuerza:
sin autopropulsión
En el caso de los planeadores , alas delta y parapentes , también se garantiza la propulsión sin autopropulsión, ya que la altura existente se puede convertir en velocidad con poca pérdida. La ganancia de altitud en sí se logra remolcando con cabrestante , remolcando aeronaves o corrientes ascendentes (por ejemplo, corrientes térmicas o corrientes ascendentes de pendiente y olas), o mediante una posición de inicio elevada.
Hélice combinada con fuerza muscular
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Las aeronaves de propulsión muscular (HPA) representan una forma extrema de propulsión de hélice : una aeronave de propulsión muscular solo se impulsa con la ayuda de la fuerza muscular del piloto, utilizando las propiedades de deslizamiento de la construcción de la aeronave, que comprensiblemente tiene que ser extremadamente ligera.
Hélice en conexión con un motor eléctrico
Una hélice también puede ser impulsada por un motor eléctrico . Este tipo de propulsión se utiliza principalmente en aviones solares y aeromodelismo , mientras que también en ultraligeros .
Hélices en conexión con motores de pistón
Las
hélices en conexión con motores de pistón eran el tipo habitual de propulsión hasta el desarrollo de la turbina de gas. 4.000 hp (aprox. 2.900 kW) se consideraron como el límite de potencia práctico para motores de aeronaves de este tipo y 750 km/h como la velocidad alcanzable. Hoy en día, este tipo de propulsión es común para aviones más pequeños de uno o dos motores. Debido a los requisitos especiales para la seguridad de los motores, se utilizan
motores especiales para aviones .
Turbohélice
Los motores de turbina de hélice (turbohélice para abreviar) se utilizan para aviones de pasajeros cortos y regionales, aviones de transporte militar, aviones de patrulla marítima y jets de negocios de uno o dos motores en el rango subsónico. Otros desarrollos para uso futuro en aviones comerciales y aviones de transporte militar son "Profan sin conductos", también llamado "Ventilador sin conductos" (UDF) y "Profan envuelto" (por ejemplo, MTU CRISP).
Motor a reacción de turbina
Los motores a reacción de turbina se utilizan para aviones rápidos modernos hasta casi la velocidad del sonido (hasta el rango de velocidad transónica o el rango de velocidad transónica ) o también para velocidades en el rango transónico y supersónico. Para vuelos en el rango de velocidad supersónica , los motores turborreactores a menudo tienen postcombustión para aumentar el rendimiento .
Motores estatorreactores Los
motores estatorreactores alcanzan velocidades hipersónicas y solo tienen unas pocas piezas móviles. Sin embargo, funcionan i. A. solo a altas velocidades y primero debe ser acelerado a este en otro lugar. Una combinación de motor turborreactor con poscombustión y motor estatorreactor se denomina motor turborreactor o turborreactor.
Motor Pulsejet
Históricamente, el motor pulsejet fue el predecesor del motor cohete, luego para los misiles de crucero . Es fácil de construir debido a la menor cantidad de piezas móviles y la operación simple; El desgaste extremadamente alto solo permite tiempos de funcionamiento de (máximo) unas pocas horas. Debido al ruido de funcionamiento muy alto, los motores a reacción están prohibidos en algunos países.
Motores de cohetes Los
motores de cohetes hasta ahora solo se han utilizado en aviones experimentales.
Booster
Para aumentar la propulsión y especialmente la sustentación al arrancar un avión STOL, los propulsores en forma de motores a reacción (ejemplo: variantes del Fairchild C-123 ) o cohetes de combustible sólido o de vapor (ver también Booster (propulsión por cohetes) ) fueron utilizados en ocasiones.
Las aeronaves convertibles, también conocidas como aeronaves transformadas o helicópteros transformados , utilizan la configuración de un helicóptero para el despegue vertical. Al hacer la transición al vuelo hacia adelante, se reconfiguran para ser de ala fija. Por lo tanto, combinan las ventajas de los helicópteros y los aviones de ala fija. La conversión generalmente se lleva a cabo inclinando el rotor, que luego funciona como un motor de tracción, conocido como rotor basculante o rotor basculante (por ejemplo , Bell-Boeing V-22 ). Las aeronaves convertibles también incluyen aeronaves de ala basculante , rotor basculante, rotor retráctil y rotor detenido . La mayoría de los aviones VTOL sin propulsión a chorro ( VTOL-aviones) pertenecen a los aviones convertibles.
el control de vuelo El sistema de control de vuelo (FCS) incluye todo el sistema para controlar aeronaves alrededor de los tres ejes espaciales. Además del control de vuelo aerodinámico con superficies de control más comúnmente utilizado en la construcción de aeronaves , también se utilizan controles de peso y controles de vector de empuje . Los controles de vuelo incluyen los controles, p. B. superficies de control, masas en movimiento, boquillas de control, los controles (por ejemplo, joystick y pedal de timón ) en la cabina y los elementos de transmisión para las entradas de control de los controles a los controles. [16] [17]
Los ejes se nombran para describir el control: eje lateral ( cabeceo ), eje longitudinal ( balanceo ) y eje vertical ( guiñada ) . En una aeronave controlada de 3 ejes con control de vuelo aerodinámico, a cada eje se le asigna una o más superficies de control. Un control de 2 ejes dispensa z. B. en el alerón o el timón, el componente que falta se reemplaza por la estabilidad inherente . Ver también: ángulo de guiñada de cabeceo de balanceo
Los controles de los diversos sistemas de control están
En el caso del VTOL , existen opciones de control adicionales, especialmente en vuelo estacionario y de transición, como rotores basculantes o giratorios o motores a reacción.
El control de una aeronave se muestra utilizando el ejemplo de control aerodinámico mediante timón:
El avión puede girar alrededor de uno o más de estos ejes simultáneamente.
El elevador generalmente se adjunta a la parte trasera del fuselaje de la aeronave, al igual que el timón, esta combinación se conoce como el plano de cola. A diferencia de esto, el control de altura también se puede colocar en la parte delantera (canard).
El elevador y el timón también se pueden combinar como con la cola en V.
La función de los alerones se puede reemplazar por la desviación de los elevadores en la dirección opuesta.
Todos los tipos de compensadores se utilizan para estabilizar la actitud de la aeronave y facilitar al piloto el control del vuelo. En los aviones modernos, el piloto automático toma el control de los compensadores.
Los dispositivos de gran sustentación se utilizan durante el despegue, el ascenso y la aproximación . En el borde de fuga de las alas se encuentran las ayudas de sustentación del borde de fuga o flaps finales (flaps), que, a diferencia de los timones, siempre se utilizan de forma sincronizada en ambas alas. Las aeronaves más grandes y las aeronaves STOL suelen tener también ayudas para levantar el morro en forma de slats , flaps Kruger o flaps de morro (tilt nose), que se extienden de manera análoga a los flaps de aterrizaje en el borde del alerón delantero ubicado en el borde del alerón trasero. Los flaps se pueden usar para cambiar la curvatura del perfil aerodinámico de tal manera que se reduzca la velocidad de pérdida y se mantenga la sustentación incluso durante aproximaciones de aterrizaje lentas o durante ascensos.
Los llamados flaps de freno/alerón, llamados “spoilers”, unidos a las alas se utilizan para limitar la velocidad al descender. Cuando se extienden, reducen la sustentación de las alas ( separación de flujo ). Debido a la sustentación reducida, es posible una aproximación de aterrizaje más empinada. Los alerones también se utilizan para apoyar, en ciertos rangos de vuelo, como sustituto de los alerones. Después del aterrizaje, los spoilers se extienden por completo para que no surta efecto ninguna sustentación (positiva). Esto suele ocurrir de forma automática, que se inicia, entre otras cosas, por la desviación del tren de aterrizaje principal durante el aterrizaje.
También hay controles con múltiples funciones:
Además de la disposición convencional de las superficies de control, también existen formas especiales, como se indicó anteriormente:
Los controles son aquellas palancas y pedales que pueden ser accionados por el piloto en la cabina y se utilizan para controlar la aeronave.
Joystick, yugo o sidestick El
joystick , yugo o sidestick se utilizan para controlar el alabeo y el cabeceo y controlar el alerón y el elevador.
La palanca de control de un avión se usa para controlar tanto el alabeo como el cabeceo simultáneamente. Está ubicado frente a la parte inferior del abdomen del piloto y generalmente se sostiene con una mano.
El yugo de control es otra unidad utilizada para dirigir la aeronave sobre los ejes de cabeceo y cabeceo. Está dispuesto centralmente en la cabina frente al piloto y tiene manijas para ambas manos. Las fuerzas que actúan sobre la aeronave durante el vuelo se transmiten a la unidad de control en forma de resistencia y desviación.
Una palanca lateral es una palanca de control que no está ubicada en el centro frente al piloto, sino en el costado y solo se puede operar con una mano.
En los planeadores, el freno de la rueda (si está presente) generalmente se activa tirando de la palanca del freno de aire.
Recorte Utilizado
para el recorte permanente
Las entradas de control se pueden transferir
El piloto reconoce su posición en el espacio ya sea observando los detalles del área sobrevolada y el horizonte o mediante instrumentos de visualización ( navegación de vuelo ). En condiciones de poca visibilidad, el horizonte artificial se utiliza para mostrar la actitud de vuelo en relación con el eje de cabeceo, es decir, el ángulo de ataque del fuselaje del avión, y en relación con el eje de balanceo, la llamada actitud de alabeo. La dirección en la que vuela la aeronave se muestra mediante la brújula magnética y el giroscopio de rumbo.. La brújula magnética y el giroscopio de rumbo se complementan, ya que el compás magnético tiende a errores de rotación y aceleración al descender, subir y girar, pero el giroscopio de rumbo no. Sin embargo, el giroscopio de rumbo no tiene su propia propiedad de "búsqueda del norte" y debe calibrarse con la brújula magnética al menos antes del despegue (en la práctica, también a intervalos regulares cuando se vuela en línea recta). El indicador de giro se utiliza para indicar la dirección de rotación y para medir la velocidad de rotación de la aeronave alrededor del eje vertical (velocidad de giro). Por lo general, contiene un nivel de burbuja que muestra cuán coordinado se está volando un giro.
Al menos dos instrumentos son importantes para el control de la altitud: la altitud absoluta en relación con el nivel del mar se muestra a través del altímetro barométrico , el cambio relativo de altitud, la llamada tasa de ascenso o tasa de descenso, expresada como la diferencia de altitud por unidad de tiempo, se le indica al variómetropiloto a través del Además, la altura absoluta sobre el suelo se muestra en el altímetro de radar para aeronaves más grandes durante la aproximación al aterrizaje.
Además de la clasificación obvia según la construcción o el tipo de accionamiento, se han establecido otras clasificaciones.
Las aeronaves civiles dan servicio a la aviación civil , incluida la aviación general y los servicios de líneas aéreas regulares y chárter . Las aeronaves civiles se clasifican principalmente según el siguiente esquema:
Los primeros aviones fueron aviones experimentales . Los aviones experimentales, también conocidos como aviones de prueba, se utilizan para investigar tecnologías o probar resultados de investigaciones en el campo de la aviación.
Los aviones deportivos también surgieron muy temprano en la historia de los aviones . Una aeronave deportiva es una aeronave liviana destinada a la realización de una actividad deportiva, ya sea para recreación o en una competencia deportiva.
Incluso antes de la Primera Guerra Mundial, se probaron y construyeron aviones de pasajeros. Los aviones de pasajeros se utilizan para el transporte civil de pasajeros y también se denominan aviones comerciales . Los aviones de pasajeros más pequeños también se denominan aviones de cercanías . Los pequeños aviones de pasajeros especialmente diseñados para viajeros de negocios son los jets ejecutivos , para los cuales los ingleses se utiliza la expresión Bizjet .
Un avión de carga es un avión utilizado para transportar carga (comercial). Por lo tanto, los asientos de los aviones solo están integrados para la tripulación y, en la actualidad, generalmente contienen un sistema de transporte para paletas y contenedores de aviones.
Una subcategoría de aviones de carga es el avión correo . Los primeros aviones de correo también podrían usarse para transportar personas.
Para el campo de la agricultura y la silvicultura, se utilizan aeronaves especiales que pueden transportar fertilizantes , sustancias para mejorar el suelo y pesticidas en contenedores y pueden esparcirlos a través de boquillas rociadoras, discos esparcidores o dispositivos similares. Se les conoce comúnmente como aviones agrícolas .
Las aeronaves de extinción de incendios, también conocidas como "bombarderos de agua", son aeronaves que transportan agua y aditivos extintores en tanques incorporados o adjuntos y pueden arrojarlos con fuego dañino.
Bajo el término avión de rescate (oficialmente llamado "equipo de rescate aéreo") existen varias categorías diferentes, como helicópteros de rescate, helicópteros de transporte de cuidados intensivos , helicópteros médicos de emergencia o aviones para repatriar pacientes desde el extranjero. El término genérico Búsqueda y Rescate (SAR) incluye aeronaves que se utilizan para buscar y rescatar a víctimas de accidentes.
Hay numerosos diseños especiales como B. Aeronaves de investigación con equipo especial ( radar especial , cámaras, otros sensores).
Observatorio Volador ( SOFIA )
Las aeronaves militares son aeronaves sujetas a uso militar. Sin embargo, no siempre es posible trazar una línea clara. Muchos aviones tienen uso tanto militar como civil. Las aeronaves militares se distinguen según los siguientes propósitos:
Un avión de combate es un avión militar utilizado principalmente para combatir otros aviones. Hoy se habla más de aviones de combate , ya que a los aviones de esta categoría no se les puede asignar una tarea clara. Se utilizan para combate aéreo , reconocimiento militar , combate terrestre táctico y/u otras tareas.
Un bombardero es un avión militar diseñado para atacar objetivos terrestres con bombas aéreas, misiles aire-tierra y misiles de crucero.
Un avión de enlace es un pequeño avión militar que normalmente se utiliza para transportar comandantes . También se puede utilizar para el reconocimiento del campo de batalla (hoy solo para ejercicios militares), como un avión de ambulancia más pequeño o para servicios de mensajería. Hoy en día, la mayoría de los helicópteros ligeros se utilizan como aviones de enlace.
El reabastecimiento aéreo es la transferencia de combustible de un avión a otro durante el vuelo. Por lo general, el avión que proporciona el combustible es un avión cisterna diseñado específicamente para la tarea.
Una aeronave de reconocimiento es una aeronave militar diseñada, modificada o equipada para la tarea de recopilar información para el reconocimiento militar. A veces, los aviones de reconocimiento también se conocen como aviones espía.
Un avión de ataque terrestre , también conocido como avión de ataque terrestre, es un tipo de avión militar diseñado específicamente para combatir objetivos terrestres. Este tipo representa un tipo separado de aeronave que está destinada a cumplir tareas tácticas muy específicas. Dado que los ataques tienen lugar a altitudes entre bajas y medias y es de esperar un fuerte fuego defensivo, se toman medidas de protección especiales, como blindar la cabina y los motores contra el fuego terrestre. Los aviones de transporte equipados con ametralladoras apuntadas al costado o incluso con artillería de cañón se denominan cañoneras . Los aviones de ala rotatoria en el papel de aviones de ataque a tierra se denominan helicópteros de ataque .
Un entrenador es un avión utilizado para entrenar a los pilotos.
Los aviones de transporte son aviones de carga especiales diseñados para el transporte de carga militar. Deben ser robustos, fiables, variables, aptos para el transporte de personas, materiales o mercancías, y deben poder cargarse y descargarse rápidamente. Se pueden transportar mercancías de ayuda, paracaidistas, vehículos, tanques, tropas o equipos, también combinados.
En la práctica, no siempre es posible distinguir estrictamente entre clasificación civil y militar, porque algunos propósitos pueden darse independientemente del despliegue. Por ejemplo, se pueden encontrar aviones de carga o transporte tanto en el sector civil como militar dependiendo de la carga, aviones ambulancia dependiendo del médico/paciente y entrenadores dependiendo del profesor/alumno.
Enlace "avión": Alouette III del ejército suizo
Las aeronaves que tienen alas fijas también se clasifican a menudo por el número y la ubicación de las alas en el fuselaje.
Un monoplano es un avión con una sola ala o un par de alas. A su vez, los monoplanos se dividen en
Biplano es el nombre de un avión que tiene dos alas escalonadas verticalmente. Una forma especial del doble piso es el "de un piso y medio". Los triplanos también existieron en la época de la Primera Guerra Mundial .
Los aviones de doble fuselaje tienen dos fuselajes, son, por así decirlo, los catamaranes entre los aviones. Cada fuselaje suele tener su propia cabina. Esto no debe confundirse con los aviones con doble botalón de cola, que, sin embargo, tienen un solo fuselaje, que generalmente está diseñado como una góndola de fuselaje.
Los aviones asimétricos son un tipo de avión muy raro, el ejemplo más famoso es el Blohm & Voss BV 141 de 1938. Aquí la cabina está en el ala , mientras que la hélice y el motor ocupan solo el fuselaje. Las alas son asimétricas.
Una aeronave canard o canard es una aeronave en la que el plano de cola no está montado convencionalmente en la parte trasera de la aeronave, sino frente al ala en la nariz de la aeronave; la imagen de vuelo recuerda a un pato volador. Si, en casos extremos, ambas alas tienen aproximadamente el mismo tamaño, este diseño también se denomina ala en tándem .
Un ala voladora es un avión sin elevador separado, donde no hay diferenciación entre alas y fuselaje. Si el propio fuselaje forma el cuerpo de sustentación y este ya no tiene las dimensiones típicas de un ala, se denomina cuerpo de sustentación . La unión de estos dos conceptos se denomina cuerpo de ala combinado .
Avión con botavara de doble cola
Avión F-82 de doble fuselaje con una cabina en cada fuselaje
Avión de ala en tándem ( Albessard Triviation , 1928)
Un hidroavión es un avión diseñado para despegar y aterrizar en el agua. Por lo general, tiene un flotador ligero similar a un bote debajo de cada una de las dos alas. En los hidroaviones , todo el casco es flotante. Los hidroaviones y los hidroaviones solo pueden despegar o aterrizar en el agua. Si estas aeronaves están equipadas con tren de aterrizaje (generalmente retráctil), con el que también pueden despegar y aterrizar en tierra, se denominan aeronaves anfibias .
Las aeronaves de ala fija y algunos tipos de giroaviones requieren una pista más o menos preparada de cierta longitud. Los requisitos van desde un césped nivelado sin obstáculos hasta pendientes asfaltadas o de hormigón.
Las aeronaves que manejan pistas particularmente cortas se tipifican como aeronaves de despegue corto o aeronaves STOL .
Las aeronaves que pueden despegar y aterrizar verticalmente son aeronaves VTOL o VTOL . No necesitan una pista en absoluto, solo una superficie sólida de tamaño suficiente para soportar su peso y donde la corriente descendente generada por el avión VTOL no cause demasiado daño, p. un helipuerto .
Los aviones VTOL que despegan y aterrizan en posición vertical son lanzadores de cola .
Avión STOL Dornier Do 27
VTOL X-22a
Lanzador trasero Lockheed XFV-1
En el sector civil, los aviones no tripulados se utilizan principalmente como modelos de aviones y se controlan mediante controles remotos por radio , rara vez mediante controles de programa.
Los aviones no tripulados utilizados por el ejército o el gobierno se llaman drones . El espectro aquí va desde aviones modelo para la representación de objetivos para armas antiaéreas hasta aviones de reconocimiento no tripulados y aviones de combate armados no tripulados (drones de combate). En el sector estatal, la policía y las aduanas utilizan drones para buscar y rastrear a los perpetradores, a menudo con cámaras de video e imágenes térmicas, para lo cual anteriormente se han utilizado helicópteros policiales tripulados. El control también se realiza mediante control remoto por radio o control de programa.
Si bien los drones suelen ser reutilizables, los vehículos aéreos no tripulados con ojivas fijas se conocen como misiles de crucero .
De 1810 a 1811, Albrecht Ludwig Berblinger , el famoso sastre de Ulm , construyó su primer planeador en condiciones de volar, pero lo presentó al público sobre el Danubio en condiciones de viento desfavorables y, burlado por los espectadores, cayó al río.
El erudito inglés Sir George Cayley (1773-1857) fue el primero en investigar y describir fundamentalmente los problemas del vuelo aerodinámico. Se separó del vuelo oscilante y entre 1809 y 1810 publicó una propuesta para un avión "con una superficie inclinada y un mecanismo de propulsión". Fue el primero en describir el principio de los aviones modernos de ala fija. En 1849 construyó un triplano tripulado que volaba distancias cortas.
El ruso Alexander Moschaiski construyó un avión propulsado por una máquina de vapor , con el que realizó varios intentos de vuelo entre 1882 y 1886. La aeronave pudo despegar del suelo, pero posteriormente perdió velocidad y cayó. Su versión mejorada, equipada con más potencia, estaría en condiciones de volar, según la conclusión del instituto de investigación de aviación ruso ZAGI (probado en 1982). Sin embargo, el vuelo nunca sucedió debido a la muerte del diseñador.
El pionero de la aviación Otto Lilienthal (1848-1896) desarrolló planeadores después de un extenso trabajo preliminar teórico y práctico y realizó exitosos vuelos de planeo con ellos de acuerdo con el principio "más pesado que el aire". Ha navegado más de 1.000 veces. Las distancias máximas de vuelo alcanzadas fueron de 250 metros. Probó la forma aerodinámica de sus alas en su "aparato de rotación", que fue un predecesor del túnel de viento moderno en términos de función .
Clement Ader realizó el primer vuelo motorizado (no controlado) de la historia con su Eole. El Eole era un monoplano de ala voladora en voladizo propulsado por una máquina de vapor de 4 cilindros que funcionaba con una hélice de cuatro palas. El Eole despegó en su único vuelo el 9 de octubre de 1890, voló unos 50 m, se estrelló y quedó destruido.
Se dice que el pionero de la aviación germano-estadounidense Gustav Weißkopf cubrió uno de los primeros vuelos motorizados controlados en 1901 sobre una distancia de media milla. Solo hubo testimonios, pero ninguna evidencia fotográfica.
En notas manuscritas que se le atribuyen, Karl Jatho se atribuye a sí mismo “saltar en el aire” con su cometa motorizada Jatho desde el 18 de agosto de 1903, que inicialmente oscilaba entre los 18 m y luego los 60 m. El origen de estas notas y el momento de su publicación no están claros; igual de confuso es el estado de los testimonios sobre estos saltos en el aire, que se dice que tuvieron lugar en agosto de 1933, es decir, 30 años después. Para 1907, los intentos de vuelo probados con la cometa Jatho fallaron. [18]
El logro aeronáutico sobresaliente de los hermanos Wright fue el desarrollo del primer control de vuelo aerodinámico completo de la aeronave alrededor de los tres ejes espaciales, que ellos mismos consideraban un requisito previo necesario para el vuelo controlado y ya lo habían logrado con su Wright Glider de 1902 . Usaron un mecanismo de giro de ala , el precursor del alerón actual , para controlar el movimiento de balanceo sobre el eje de balanceo (el paso lateral), un elevador (montado hacia adelante) (" canard ") para controlar el movimiento de cabeceo sobre eleje transversal y un timón para controlar la guiñada alrededor del eje vertical, sin el cual no se puede iniciar ni recuperar un viraje . Con este control de tres ejes como base, ya en marzo de 1903 presentaron la patente de su máquina voladora (concedida en 1906). Que el 17 de diciembre de 1903 fueron los primeros en realizar con éxito un vuelo motorizado sostenido y controlado con su Wright Flyer [19], basado en la experiencia práctica con el planeador. Además, han documentado sus vuelos con gran detalle y en poco tiempo han demostrado la idoneidad de sus aeronaves en vuelos posteriores sin ninguna duda. De gran importancia es que Orville Wright fue capaz de volar un círculo completo controlado ya en 1904 con el Wright Flyer II .
Samuel Pierpont Langley , secretario del Instituto Smithsonian, trató de hacer volar su "Aeródromo" unas semanas antes del vuelo de Wright. Aunque su intento fracasó, el Instituto Smithsonian afirmó durante algún tiempo que el Aeródromo fue la primera "máquina en condiciones de volar". El Wright Flyer fue donado al Instituto Smithsonian con la estipulación de que el Instituto no podía reconocer ningún vuelo propulsado anterior. Este requisito fue formulado por los fundadores para evitar la declaración anterior del Instituto de que Langley había llevado a cabo con éxito el primer vuelo motorizado con el Aeródromo. Esta condición llevó repetidamente a la sospecha de que hubo intentos exitosos de vuelo propulsado antes que los Wright Flyers, pero su reconocimiento había sido suprimido en relación con la condición de la Fundación.
Los primeros aviones propulsados fueron en su mayoría biplanos. Como experimento, se dispusieron más de tres alas una encima de la otra. Tal diseño multiplano provino del inglés Horatio Frederick Phillips . Con el de cincuenta pisos "Horatio Phillips No. 2” logró el primer vuelo a motor en Inglaterra en el verano de 1907.
En 1909, Europa marcó nuevos hitos prácticos en la historia del avión. El 25 de julio de 1909, Louis Blériot fue el primero en cruzar el Canal de la Mancha en su monoplano Blériot XI . Su vuelo de Calais a Dover tomó 37 minutos a una altitud promedio de 100 metros. Blériot pudo así aceptar el premio en metálico ofrecido por el diario inglés Daily Mail por el primer cruce del Canal. Con el Blériot XI, su diseñador se convirtió en el "padre del monoplano moderno". El éxito de la máquina la convirtió en el primer fabricante de aviones comerciales .
Del 22 al 29 de agosto de 1909, tuvo lugar cerca de Reims el espectáculo aéreo "Grande Semaine d'Aviation de la Champagne" , que estableció varios récords: Henri Farman voló una distancia de 180 kilómetros en tres horas. Blériot voló a la velocidad de vuelo más alta en la distancia de 10 kilómetros a 76,95 km/h. Hubert Latham alcanzó la mayor altitud de vuelo de 155 m en un "Antoinette" del diseñador de aviones Levasseur .
En 1910, el ingeniero francés Henri Fabre realizó el primer vuelo en un hidroavión con el Canard Hydravion que había diseñado .
En 1912, Louis Béchereau inventó la construcción monocasco para aviones. Los fuselajes de otros aviones consistían en armazones cubiertos con tela pintada. Sin embargo, el avión de carreras monocasco Deperdussin diseñado por Béchereau tenía un fuselaje aerodinámico hecho de una carcasa de madera sin estructura interna. También era nuevo el control "DEP", en el que una rueda de control para el movimiento de balanceo se encontraba en la palanca de control para el movimiento de cabeceo, un principio que todavía se usa ampliamente en la actualidad. Como motor, el avión poseía un motor de avión especial, el motor rotativo Gnôme . Los monocascos Deperdussin fueron los aviones más rápidos de su tiempo.
Un avance técnico significativo fue logrado poco antes de la Primera Guerra Mundial por el diseñador y piloto ruso Igor Ivanovich Sikorski , quien más tarde se hizo más conocido como fabricante de hidroaviones y diseñador de helicópteros en los Estados Unidos. De 1913 a 1914, con los primeros "aviones grandes" que diseñó, el bimotor Grand Baltiski , el cuatrimotor Russky Vityaz y su sucesor, el cuatrimotor Ilya Muromets , demostró que aviones tan grandes podían volar con seguridad y estable, incluso con uno o dos motores apagados o fallando.
Durante la Primera Guerra Mundial , los militares reconocieron el valor del reconocimiento aéreo. Al mismo tiempo, querían evitar que el enemigo los reconociera. El avión evolucionó hasta convertirse en un arma y se sentaron las bases de la guerra aérea con aviones propulsados por hélice. Los aviones con hélices de empuje, que todavía estaban muy extendidos al comienzo de la guerra, fueron reemplazados por máquinas más ágiles y rápidas con hélices de tracción. [20] Esto se debió al hecho de que las ametralladoras de a bordo estaban sincronizadas con la hélice a través de un engranaje interruptor.fue desarrollado para que pudieras disparar a través de tu propio círculo de hélices con el armamento fijo. De esta forma, el piloto podía apuntar al enemigo con el avión, lo que hacía mucho más exitoso el uso de ametralladoras en el combate aéreo. Desde la aeronave se lanzaron granadas , flechillas y luego las primeras bombas especiales explosivas e incendiarias . Primero se debe atacar a los soldados en las líneas enemigas y luego también a las fábricas y ciudades.
Durante la Primera Guerra Mundial se creó desde cero una industria aeronáutica, se construyeron los primeros aeródromos y se desarrolló la tecnología de la radio aeronáutica . El uso de nuevos metales (aluminio) hizo que los motores de los aviones fueran cada vez más potentes.
En 1915, Hugo Junkers pilotó el primer avión totalmente metálico del mundo , el Junkers J 1 . En 1919, Hugo Junkers también construyó el primer avión de pasajeros totalmente metálico del mundo , el Junkers F 13 , cuyos principios de diseño marcaron la tendencia para las generaciones posteriores de aviones.
Durante la Primera Guerra Mundial, la producción de aviones se había incrementado considerablemente. Después de esta guerra, los fabricantes de aviones tuvieron que luchar por sobrevivir porque ya no se necesitaban tantos aviones militares. En Europa en particular, muchos de los antiguos fabricantes de aviones quebraron si no lograron convertir su producción en bienes civiles. En los EE. UU., los aviones de combate se podían comprar a precios de ganga. Los ex pilotos de combate tuvieron que buscar nuevos trabajos.
aviación civil comercial
Muchos nuevos servicios civiles y aerolíneas surgieron tanto en los EE. UU. como en Europa , como: B. el Luft Hansa 1926. Los aviones de pasajeros más conocidos de esta época fueron el Junkers F 13 , el Junkers G 38 , el Dornier Wal , el Handley Page HP42 y el Junkers Ju 52/3m .
vuelos de larga distancia
El gran reto tras la guerra fueron los vuelos de larga distancia, sobre todo cruzando el Atlántico. Esta tarea costó algunas vidas hasta que uno de los tres hidroaviones Curtiss de la Marina de los EE. UU. lanzados desde Terranova, el Curtiss NC - 4 , aterrizó en Lisboa después de 11 días el 27 de mayo de 1919 .
Entre el 14 y el 15 de junio de 1919, los pilotos británicos, el capitán John Alcock y el teniente Arthur Whitten Brown, realizaron el primer vuelo sin escalas a través del Atlántico de oeste a este. Su avión era un bombardero Vickers Vimy IV bimotor modificado con cabina abierta.
Entre el 20 y el 21 de mayo de 1927, Charles Lindbergh realizó el primer vuelo en solitario sin escalas de Nueva York a París cruzando el Atlántico en su avión "Ryan NYP" Spirit of St. Louis . Gana así el Premio Orteig , que se concede desde 1919 . Este sobrevuelo por sí solo dio un impulso significativo a la industria aeronáutica y a las aerolíneas estadounidenses. Un viaje de Lindbergh a todos los estados de EE. UU., financiado por Daniel Guggenheim , llevó a la construcción de aeródromos en todo el país. El 12 de abril de 1928, el vuelo transatlántico desde el este ( Baldonnel en Irlanda) al oeste ( Greenly Island– Terranova) de Hermann Köhl , James Fitzmaurice y Ehrenfried Günther Freiherr von Hünefeld con un Junkers W 33 modificado .
Hidroaviones
A partir de finales de la década de 1920 comenzó la era de los grandes hidroaviones , siendo el Dornier Do X y el Boeing 314 los ejemplos más conocidos. Las principales áreas de aplicación fueron vuelos largos transatlánticos y del Pacífico.
La combinación de hidroaviones Short Mayo se había experimentado en Inglaterra para vuelos transatlánticos desde 1937. El propósito de la combinación Short-Mayo era utilizar un hidroavión con poco combustible, en este caso un Short-S.21, para llevar un hidroavión muy cargado (un Short-S.20) a la altitud de vuelo y liberarlo allí. Esta combinación debería optimizar la relación entre rendimiento, carga útil y combustible.
Avión catapulta Ernst Heinkel
es considerado un pionero en la construcción de aviones catapulta . En 1925 instaló una pista (todavía no una catapulta) con un avión en el acorazado japonés Nagato y lo puso en servicio con éxito él mismo.
Con el advenimiento de la tecnología de catapultas , los aviones de catapultas se utilizaron en algunos barcos de pasajeros grandes como el Bremen , que se botaron con una catapulta de vapor. Los aviones se utilizaron principalmente para el transporte rápido de correo, como el Heinkel HE 12 y el Junkers Ju 46 . En el campo militar, los aviones de catapulta se utilizaron principalmente para reconocimiento aéreo. Pequeñas máquinas, como el Arado Ar 196 , se utilizaron desde grandes buques de guerra y grandes aviones de catapulta, como el Dornier Do 26 , fueron utilizados por Lufthansa para los servicios de correo aéreo transatlántico desdeBarcos de base aérea y en la Segunda Guerra Mundial como aviones de transporte y aviones de reconocimiento marítimo de larga distancia.
Aviones de gran altitud
La Fuerza Aérea Alemana comenzó a construir aviones de gran altitud ya en 1937. Estos estaban equipados con cabinas presurizadas y alcanzaban altitudes de entre 12.000 y 15.000 m Los representantes más conocidos fueron los Junkers EF 61 , más tarde Henschel Hs 130 y Junkers Ju 388 . Sirvieron como aviones de reconocimiento de gran altitud y bombarderos de gran altitud, pero solo se construyeron unos pocos. Como primer avión de pasajeros con cabina presurizada, el Boeing 307 Stratoliner permitió un vuelo por encima del clima y, por lo tanto, un aumento significativo en la comodidad de los pasajeros.
El 20 de junio de 1939 despegó el Heinkel He 176 , el primer avión experimental con propulsión de cohete líquido ajustable . Este avión también es el primero en tener una cápsula de cabina desmontable con un paracaídas de freno como dispositivo de salvamento. En caso de emergencia, sin embargo, el piloto tuvo que liberarse de la cápsula y saltar con el paracaídas. El avión alcanzó una velocidad máxima de unos 750 km/h.
El Heinkel He 178 fue el primer avión del mundo propulsado por un motor a reacción de turbina . El primer vuelo tuvo lugar el 27 de agosto de 1939.
La Batalla de Gran Bretaña se centró inicialmente en el avión de combate. Los dos tipos destacados de esta época fueron el Messerschmitt Bf 109 y el Supermarine Spitfire , que aumentaron significativamente sus prestaciones mediante mejoras en la aerodinámica y también en el rendimiento de los motores en el transcurso de su desarrollo.
El Heinkel He 280 fue el primer avión bimotor del mundo ; tenía dos motores turborreactores. También fue el primer avión equipado con un asiento eyectable . El primer vuelo tuvo lugar el 2 de abril de 1941. El asiento eyectable tuvo su primer uso como dispositivo de rescate el 13 de enero de 1943, cuando el piloto tuvo que catapultarse de un He 280 que no podía volar debido a la formación de hielo.
Los aliados utilizaron grandes bombarderos cuatrimotores para la guerra aérea estratégica. Dado que los ataques a menudo tenían que realizarse de noche debido a la defensa aérea alemana, la aviónica encontró su camino en la guerra aérea. Se utilizaron dispositivos para la determinación de la posición, como el método GEE , radares para navegación y caza nocturna y radios. La lucha condujo a altitudes y velocidades de vuelo cada vez mayores. Se desarrollaron cazas de largo alcance , como el P-51 norteamericano , para proteger eficazmente a los bombarderos.
El Arado Ar 234 B-2 de 1944 fue el primer bombardero cuatrimotor con un solo piloto automático ( PDS ), seguido. Poco antes del final de la guerra, se creó el ala voladora bimotor Horten H IX . El casco exterior estaba revestido con una mezcla de polvo de carbón y pegamento para absorber los rayos del radar .
Con el Messerschmitt Me 163 , se desarrolló un planeador cohete basado en un planeador hasta su madurez operativa a mediados de 1944. Utilizado como un caza de protección de objetos, el avión impresionó con su rendimiento de ascenso, pero fue prácticamente ineficaz debido a las circunstancias operativas.
Durante este tiempo, la velocidad de vuelo aumentó al rango transónico. Amplios proyectos de investigación, especialmente en el lado alemán, condujeron a descubrimientos fundamentales en la aerodinámica de alta velocidad, como el uso del barrido del ala o el descubrimiento de la regla del área . El producto de estos esfuerzos fue el bombardero pesado a reacción Junkers Ju 287 con barrido negativo de las alas y aplicación de la regla del área.
Los japoneses lograron inicialmente un éxito extraordinario con su ligero y maniobrable Mitsubishi Zero Sen en el Pacífico. Solo los desarrollos posteriores en los EE. UU. Hicieron posible tomar medidas contra el enemigo con posibilidades de éxito. A medida que la situación de Japón se volvió cada vez más desesperada a fines de 1944, idearon aviones kamikaze , cuyos pilotos dirigieron suicidamente el avión lleno de explosivos hacia los barcos aliados.
En 1947, el Bell X-1 fue el primer avión en romper oficialmente la barrera del sonido , extraoficialmente, según informes de pilotos de combate alemanes, ya lo había logrado accidentalmente en 1945 con un Messerschmitt Me 262 . El X-1 era un avión experimental propulsado por cohete , que fue transportado por un B-29 a unos 10 km de altitud y lanzado allí, con lo cual el motor del cohete se encendió y el avión rompió la barrera del sonido.
La carrera armamentista de los aviones a reacción comenzó con la Guerra Fría y la Guerra de Corea (1950-1953). El 8 de noviembre de 1950, la primera victoria del mundo en una pelea de perros entre aviones a reacción se produjo cuando un MiG-15 fue derribado por un Lockheed P-80 . Sin embargo, en principio, el P-80 y el Republic F-84 no eran rival para los aviones soviéticos y, por lo tanto, pronto fueron reemplazados por el F-86 Sabre .
Con la puesta en servicio del De Havilland DH.106 Comet británico en la aerolínea BOAC en 1952, comenzó la era de las turbinas a reacción para aviones comerciales. Sin embargo, las cargas de presión cambiantes no se tuvieron suficientemente en cuenta: el tráfico ahora se realizaba a altitudes más altas y los cambios de carga en la cabina presurizada provocaron grietas finas en el fuselaje. Cuando dos máquinas de este tipo se estrellaron en 1954, hubo que investigar las causas con gran esfuerzo; era fatiga material . Esta investigación benefició a todos los diseñadores. Con el Tupolev Tu-104mientras tanto, la Unión Soviética estableció servicios de línea exitosos a partir de 1956. El Comet reanudó el servicio con un fuselaje en gran medida rediseñado como el DH.106 Comet 4B en el otoño de 1958, aunque justo por delante del Boeing 707 , que tenía un alcance un poco más largo y podía transportar más del doble de pasajeros. A partir de 1962, el uso de motores turboventiladores más potentes y de menor consumo de combustible trajo consigo una mayor eficiencia económica. A principios de la década de 1970, comenzó el uso de aviones de pasajeros de fuselaje ancho como el Boeing 747 "Jumbo Jet" y el McDonnell Douglas DC-10 , más tarde se agregaron series de Airbus; El avión de pasajeros más grande en la actualidad es el Airbus A380.
Boeing 707 con turbinas a reacción Pratt & Whitney JT3C
Los primeros años de la década de 1950 vieron el comienzo del desarrollo de bombarderos estratégicos de largo alcance que también podían transportar bombas nucleares . Los representantes más conocidos fueron el Boeing B-52 , el Convair B-58 , el Myasishchev M-4 , el Tupolev Tu-95 y el Avro Vulcan . El B-58 fue el primer avión de combate con una computadora central a bordo que combinaba los numerosos ensamblajes.
En 1955, la empresa francesa Sud Aviation equipó su helicóptero Alouette II con una turbina de eje Turboméca-Artouste de 250 kW, construyendo el primer helicóptero propulsado por una turbina de gas.
Con el Hawker Siddeley Harrier , la producción en serie de aviones VTOL de despegue vertical comenzó en 1966. Sin embargo, casi todos los demás aviones VTOL no pasaron de la etapa de prototipo. EE.UU. está actualmente (2005) desarrollando una nueva generación de aviones V/STOL con el Lockheed Martin F-35 .
Con la Guerra de Vietnam , las aeronaves soviéticas y estadounidenses se encontraron de nuevo. El MIG 21 demostró ser superior al estadounidense McDonnell F-4 Phantom II en muchos casos. El Boeing B-52 se utilizó para bombardeos a gran escala. El uso extensivo de helicópteros, como el CH-47 Chinook y el Bell UH-1 , se hizo cada vez más importante.
Con el vuelo inaugural del Tupolev Tu-144 el 31 de diciembre de 1968 y el Concorde el 2 de marzo de 1969, comenzó el episodio del transporte aéreo supersónico de pasajeros. Los estadounidenses habían logrado el monopolio de los aviones de pasajeros civiles convencionales. Los ingleses y los franceses querían romper con esto construyendo el Concorde. El aumento del precio del petróleo (se multiplicó durante las crisis del petróleo de 1973 y 1979/80) hizo que el Concorde no fuera económico. El enorme consumo de combustible se consideró ecológicamente cuestionable. British Airways y Air France– ambas aerolíneas estatales en ese momento – fueron obligadas por sus gobiernos a comprar el Concorde. [21] El último vuelo del Concorde fue el 26 de noviembre de 2003.
El Lockheed F-117A Nighthawk de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos fue el primer avión operativo del mundo en utilizar constantemente tecnología furtiva . El primer F-117A se entregó en 1982. Durante la construcción del F-117, los ingenieros estadounidenses lo llamaron un caso "desesperado", sospechando que la forma del avión nunca lo haría volar. Antes de que obtuvieran un nombre oficial, los ingenieros y pilotos de prueba llamaron a los aviones no convencionales, que estaban ocultos durante el día para evitar que los satélites soviéticos los detectaran , "cucarachas" ( cucarachas ).). Esta designación todavía se usa mucho porque, según muchos, estos aviones se encuentran entre los más feos jamás construidos. El avión también se llama "Wobblin Goblin", [22] específicamente debido a sus características de vuelo inestable durante el reabastecimiento aéreo . Debido a sus propiedades aerodinámicas inestables, solo se puede volar con soporte de computadora.
El 21 de junio de 2004, el avión cohete SpaceShipOne realizó el primer vuelo espacial suborbital con financiación privada por encima de los 100 km de altitud. La máquina fue desarrollada por Scaled Composites como parte del proyecto Tier One para ganar la competencia Ansari X-Prize de la Fundación X-Prize . Este ofrecía diez millones de dólares a quien fuera el primero en volar dos personas o el lastre correspondiente además del piloto con una aeronave a una altura de más de 100 kilómetros y repetir esto con la misma aeronave en 14 días.
Con el fin de abordar el problema del ahorro de combustible necesario, a menudo se discute el posible uso de alas voladoras . Esto también debería reducir la contaminación acústica. Un enfoque de investigación realista es el uso extendido de materiales livianos como CFRP y condicionalmente GLARE . También se están desarrollando nuevos motores con recuperación de calor a través de intercambiadores de calor. El uso del conocimiento aerodinámico en z. B. se examinan las aletas o las aletas de la camilla . En el campo militar, los drones son cada vez más populares y se están probando sistemas de armas basados en láser completamente nuevos con el Boeing AL-1 .
La siguiente tabla ofrece una descripción general de los récords de velocidad alcanzados por las aeronaves:
| Año | velocidad | piloto | nacionalidad | avión |
|---|---|---|---|---|
| 1903 | 56 km/h | orville wright | Estados Unidos | volantes 1 |
| 1910 | 106 kmh | Leon Morane | Francia | Blériot XI |
| 1913 | 204 kmh | Maurice Prévost | Francia | Monocasco Deperdussin |
| 1923 | 417 kmh | harold j. frente | Estados Unidos | Curtiss R2C- 1 |
| 1934 | 709 kmh | francesco agelo | Italia | Macchi-Castoldi MC72 (avión flotante) |
| 1939 | 755 km/h | Fritz Wendell | Alemania | Messerschmitt Me 209 V1 |
| 1941 | 1.004 km/h | heini dittmar | Alemania | Messerschmitt Me 163 (caza de misiles) |
| 1947 | 1.127 km/h Mach 1,015 |
Charles Elwood Yeager | Estados Unidos | Campana X-1 |
| 1951 | 2.028 km/h | Bill Bridgeman | Estados Unidos | cohete de douglas |
| 1956 | 3.058 km/h | franco everest | Estados Unidos | Bell 52 X-2 (misil) |
| 1961 | 5.798 km/h | roberto blanco | Estados Unidos | North American X-15 (avión cohete) |
| 1965 | 3.750 km/h | daniel | Estados Unidos | Lockheed SR-71 Blackbird (Jet) |
| 1966 | 7.214 km/h | Guillermo José Caballero | Estados Unidos | North American X-15 (avión cohete) |
| 2004 | 11.265 km/h | sin personal | Estados Unidos | Boeing X-43A ( estatorreactor ) |
El avión de carga Antonov An-225 Mriya es el avión más grande del mundo . Tiene la mayor longitud, peso de despegue y empuje de cualquier avión. El Airbus A380 es el avión de pasajeros más grande del mundo debido a su capacidad (máx. 853 pasajeros). Sin embargo, no es el avión de pasajeros más largo: con 76,30 m, el Boeing 747-8 es el avión de pasajeros más largo del mundo. El Stratolaunch de Scaled Composites destinado al lanzamiento de cohetes tiene la mayor envergadura .
El Boeing 777-300 bimotor tiene el motor más potente con 512 kN de empuje . El rango más largo es difícil de determinar, ya que se puede aumentar con cada avión agregando tanques adicionales (en casos extremos hasta el peso máximo de despegue). El avión con mayor autonomía de producción es el Boeing 777-200LR con 17.446 km. La autonomía más larga jamás alcanzada sin repostar pertenece a la Voyager con 42.212 km.
| A380-800 | A340-600 | B747-8i | B777-300ER | hughes h-4 | Antonov An-225 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| longitud | 72,7 m | 75,3 m | 76,3 m | 73,9 m | 66,7 m | 84,0 m |
| lapso | 79,8 m | 63,5 m | 68,5 m | 64,8 m | 97,5 m | 88,4 m |
| Altura | 24,1 m | 17,3 m | 19,4 m | 18,6 m | 25,1 m | 18,1 m |
| peso máximo de despegue | 560t | 368t | 448t | 352t | 182t | 600t |
| Rango | 15.000 km | 13,900km | 14.815 km | 14.600 km | 4.800 km | 15.400 km |
| número máximo de pasajeros | 853 | 419 | 605 | 550 | 750 | Avión de carga |
| empuje/potencia | 4*311kN = 1244kN |
4*267kN = 1088kN |
4*296kN = 1184kN |
2*512kN = 1024kN |
8* 2240kW = 17,920kW |
6*230kN = 1380kN |
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