Un avión ( inglés americano ) o aeroplano ( inglés de la Commonwealth ), informalmente avión , es una aeronave de ala fija que es propulsada hacia adelante por el empuje de un motor a reacción , hélice o motor de cohete . Los aviones vienen en una variedad de tamaños, formas y configuraciones de alas . El amplio espectro de usos de los aviones incluye recreación , transporte de mercancías y personas, militar e investigación . En todo el mundo, la aviación comercial transporta anualmente más de cuatro mil millones de pasajeros en aviones [1] y más de 200 mil millones de toneladas - kilómetro [2] de carga, lo que representa menos del 1% del movimiento de carga mundial. [3] La mayoría de los aviones son pilotados por un piloto a bordo, pero algunos están diseñados para ser controlados de forma remota o por computadora, como los drones.
Los hermanos Wright inventaron y volaron el primer avión en 1903, reconocido como "el primer vuelo sostenido y controlado con un motor más pesado que el aire". [4] Se basaron en los trabajos de George Cayley que datan de 1799, cuando expuso el concepto del avión moderno (y más tarde construyó y voló modelos y exitosos planeadores para el transporte de pasajeros ) [5] y el trabajo del pionero alemán de la humanidad. aviación Otto Lilienthal , quien, entre 1867 y 1896, también estudió el vuelo de aviones más pesados que el aire. Los intentos de huida de Lilienthal en 1891 se consideran el comienzo de la huida humana. [6] Tras su uso limitado en la Primera Guerra Mundial , la tecnología aeronáutica continuó desarrollándose. Los aviones tuvieron presencia en todas las grandes batallas de la Segunda Guerra Mundial . El primer avión a reacción fue el alemán Heinkel He 178 en 1939. El primer avión a reacción , el De Havilland Comet , se presentó en 1952. El Boeing 707 , el primer avión comercial de gran éxito, estuvo en servicio comercial durante más de 50 años, desde 1958 hasta al menos 2013.
Atestiguada por primera vez en inglés a finales del siglo XIX (antes del primer vuelo sostenido a motor), la palabra avión , como avión , deriva del francés aéroplane , que proviene del griego ἀήρ ( aēr ), "aire" [7] y Latín planus , "nivel", [8] o griego πλάνος ( planos ), "errante". [9] [10] " Aéroplane " originalmente se refería solo al ala, ya que es un avión que se mueve por el aire. [11] En un ejemplo de sinécdoque , la palabra ala pasó a referirse a todo el avión.
En los Estados Unidos y Canadá, el término "avión" se utiliza para los aviones propulsados por ala fija. En el Reino Unido e Irlanda y la mayor parte de la Commonwealth , el término "avión" ( / ˈ ɛər ə p l eɪ n / [11] ) suele aplicarse a estos aviones.
Muchas historias de la antigüedad involucran la huida, como la leyenda griega de Ícaro y Dédalo , y la Vimana en las antiguas epopeyas indias . Alrededor del año 400 a. C. en Grecia , se decía que Arquitas había diseñado y construido el primer dispositivo volador artificial autopropulsado, un modelo con forma de pájaro propulsado por un chorro de lo que probablemente era vapor, que se dice que voló unos 200 m (660 pies). . [12] [13] Esta máquina pudo haber sido suspendida para su vuelo. [14] [15]
Algunos de los primeros intentos registrados con planeadores fueron los del poeta andaluz y de lengua árabe del siglo IX Abbas ibn Firnas y el monje inglés del siglo XI Eilmer de Malmesbury ; Ambos experimentos hirieron a sus pilotos. [16] Leonardo da Vinci investigó el diseño de las alas de las aves y diseñó un avión propulsado por el hombre en su Códice sobre el vuelo de las aves (1502), señalando por primera vez la distinción entre el centro de masa y el centro de presión del vuelo. aves.
En 1799, George Cayley presentó el concepto del avión moderno como una máquina voladora de ala fija con sistemas separados de sustentación, propulsión y control. [17] [18] Cayley construía y volaba modelos de aviones de ala fija ya en 1803, y construyó un exitoso planeador para transporte de pasajeros en 1853. [5] En 1856, el francés Jean-Marie Le Bris fabricó el primer avión propulsado vuelo, haciendo que su planeador "L'Albatros artificiel" sea arrastrado por un caballo en una playa. [19] Luego, el ruso Alexander F. Mozhaisky también realizó algunos diseños innovadores. En 1883, el estadounidense John J. Montgomery realizó un vuelo controlado en un planeador. [20] Otros aviadores que realizaron vuelos similares en esa época fueron Otto Lilienthal , Percy Pilcher y Octave Chanute .
Sir Hiram Maxim construyó una nave que pesaba 3,5 toneladas, con una envergadura de 34 m (110 pies) y estaba propulsada por dos máquinas de vapor de 360 caballos de fuerza (270 kW) que impulsaban dos hélices. En 1894, su máquina fue probada con rieles elevados para evitar que se elevara. La prueba demostró que tenía suficiente sustentación para despegar. La nave era incontrolable y se supone que Maxim se dio cuenta de ello porque posteriormente abandonó el trabajo en ella. [21]
Entre 1867 y 1896, el pionero alemán de la aviación humana Otto Lilienthal desarrolló el vuelo con objetos más pesados que el aire. Fue la primera persona en realizar vuelos en planeador exitosos, repetidos y bien documentados. El trabajo de Lilienthal lo llevó a desarrollar el concepto de ala moderna, [22] [23] sus intentos de vuelo en 1891 se consideran el comienzo del vuelo humano, [24] el " Lilienthal Normalsegelapparat " se considera el primer avión de la serie. La producción y su trabajo inspiraron en gran medida a los hermanos Wright. [25]
En la década de 1890, Lawrence Hargrave realizó una investigación sobre las estructuras de las alas y desarrolló una cometa tipo caja que levantaba el peso de un hombre. Sus diseños de cometas de caja fueron ampliamente adoptados. Aunque también desarrolló un tipo de motor de avión rotativo, no creó ni voló un avión propulsado de ala fija. [26]
El francés Clement Ader construyó la primera de tres máquinas voladoras en 1886, la Éole . Era un diseño parecido a un murciélago impulsado por una máquina de vapor liviana de su propia invención, con cuatro cilindros que desarrollaban 20 caballos de fuerza (15 kW ), impulsando una hélice de cuatro palas . El motor no pesaba más de 4 kilogramos por kilovatio (6,6 lb/hp). Las alas tenían una envergadura de 14 m (46 pies). El peso total fue de 300 kilogramos (660 libras). El 9 de octubre de 1890, Ader intentó volar el Éole . Los historiadores de la aviación atribuyen este esfuerzo a un despegue motorizado y un salto incontrolado de aproximadamente 50 m (160 pies) a una altura de aproximadamente 200 mm (7,9 pulgadas). [27] [28] No se ha documentado que las dos máquinas posteriores de Ader hubieran logrado volar. [29]
Los vuelos de los hermanos Wright estadounidenses en 1903 son reconocidos por la Fédération Aéronautique Internationale (FAI), organismo de normalización y registro de la aeronáutica , como "el primer vuelo sostenido y controlado con un propulsor más pesado que el aire". [4] En 1905, el Wright Flyer III era capaz de realizar vuelos estables y totalmente controlables durante períodos sustanciales. Los hermanos Wright atribuyeron a Otto Lilienthal una gran inspiración para su decisión de dedicarse a los vuelos tripulados.
En 1906, el brasileño Alberto Santos-Dumont realizó lo que se consideró el primer vuelo de un avión sin ayuda de catapulta [30] y estableció el primer récord mundial reconocido por el Aéro-Club de France al volar 220 metros (720 pies) en menos de 22 segundos. [31] Este vuelo también fue certificado por la FAI. [32] [33]
Uno de los primeros diseños de aviones que reunió la configuración moderna de tractor monoplano fue el diseño Blériot VIII de 1908. Tenía superficies de cola móviles que controlaban tanto la guiñada como el cabeceo, una forma de control de balanceo proporcionada ya sea por alabeo de las alas o por alerones y controlado por su piloto con un joystick y una barra de timón. Fue un importante predecesor de su posterior avión Blériot XI que cruzó el Canal del verano de 1909. [34]
La Primera Guerra Mundial sirvió de banco de pruebas para el uso del avión como arma. Los aviones demostraron su potencial como plataformas móviles de observación y luego demostraron ser máquinas de guerra capaces de causar bajas al enemigo. La primera victoria aérea conocida con un avión de combate armado con ametralladora sincronizada se produjo en 1915, por parte del alemán Luftstreitkräfte Leutnant Kurt Wintgens . Aparecieron ases de combate ; el mayor (por número de victorias en combates aéreos) fue Manfred von Richthofen , también conocido como el Barón Rojo.
Después de la Primera Guerra Mundial, la tecnología aeronáutica siguió desarrollándose. Alcock y Brown cruzaron el Atlántico sin escalas por primera vez en 1919. Los primeros vuelos comerciales internacionales tuvieron lugar entre Estados Unidos y Canadá en 1919. [35]
Los aviones tuvieron presencia en todas las grandes batallas de la Segunda Guerra Mundial . Fueron un componente esencial de las estrategias militares del período, como la Blitzkrieg alemana , la Batalla de Gran Bretaña y las campañas de portaaviones estadounidenses y japoneses de la Guerra del Pacífico .
El primer avión a reacción práctico fue el alemán Heinkel He 178 , que fue probado en 1939. En 1943, el Messerschmitt Me 262 , el primer avión de combate operativo, entró en servicio en la Luftwaffe alemana .
El primer avión de pasajeros , el De Havilland Comet , se presentó en 1952. El Boeing 707 , el primer avión comercial de gran éxito, estuvo en servicio comercial durante más de 50 años, de 1958 a 2010. El Boeing 747 fue el avión de pasajeros más grande del mundo. desde 1970 hasta que fue superado por el Airbus A380 en 2005.
Los vuelos de aviones supersónicos , incluidos los del Concorde , se han limitado a vuelos sobre el agua a velocidad supersónica debido a su explosión sónica , que está prohibida en la mayoría de las zonas terrestres pobladas. El alto costo de operación por pasajero-milla y un accidente mortal en 2000 indujeron a los operadores del Concorde a retirarlo del servicio. [36] [37]
La hélice de un avión , o hélice , convierte el movimiento giratorio de un motor u otra fuente de energía en una estela giratoria que empuja la hélice hacia adelante o hacia atrás. Comprende un cubo giratorio impulsado por energía, al que están unidos dos o más palas de sección de perfil aerodinámico radial de manera que todo el conjunto gira alrededor de un eje longitudinal. [38] Tres tipos de motores de aviación utilizados para impulsar las hélices incluyen motores alternativos (o motores de pistón), turbinas de gas y motores eléctricos . La cantidad de empuje que crea una hélice está determinada, en parte, por el área de su disco, el área a través de la cual giran las palas. La limitación de la velocidad de la pala es la velocidad del sonido ; como cuando la punta de la pala excede la velocidad del sonido, las ondas de choque disminuyen la eficiencia de la hélice. Las rpm necesarias para generar una velocidad punta determinada son inversamente proporcionales al diámetro de la hélice. El límite superior de velocidad de diseño para aeronaves propulsadas por hélice es Mach 0,6. Los aviones diseñados para ir más rápido emplean motores a reacción. [39]
Los motores alternativos en los aviones tienen tres variantes principales, motor radial , en línea y plano u horizontalmente opuesto . El motor radial es una configuración de motor de combustión interna de tipo alternativo en la que los cilindros "irradian" hacia afuera desde un cárter central como los radios de una rueda y se usaba comúnmente para motores de aviones antes de que los motores de turbina de gas se volvieran predominantes. Un motor en línea es un motor alternativo con bancos de cilindros, uno detrás de otro, en lugar de filas de cilindros, y cada banco tiene cualquier número de cilindros, pero rara vez más de seis, y puede estar refrigerado por agua. Un motor plano es un motor de combustión interna con cilindros opuestos horizontalmente.
Un motor de turbina de gas turbohélice consta de una admisión, un compresor, una cámara de combustión, una turbina y una boquilla propulsora, que proporcionan potencia desde un eje a través de un engranaje reductor a la hélice. La tobera propulsora proporciona una proporción relativamente pequeña del empuje generado por un turbohélice.
Un avión eléctrico funciona con motores eléctricos cuya electricidad proviene de pilas de combustible , células solares , ultracondensadores , rayos de energía , [40] o baterías . Actualmente, los aviones eléctricos voladores son en su mayoría prototipos experimentales, incluidos vehículos aéreos tripulados y no tripulados , pero existen algunos modelos de producción en el mercado. [41]
Los aviones a reacción son propulsados por motores a reacción , que se utilizan porque las limitaciones aerodinámicas de las hélices no se aplican a la propulsión a reacción. Estos motores son mucho más potentes que un motor alternativo para un tamaño o peso determinado y son comparativamente silenciosos y funcionan bien a mayor altitud. Las variantes del motor a reacción incluyen el estatorreactor y el scramjet , que dependen de una alta velocidad del aire y una geometría de admisión para comprimir el aire de combustión, antes de la introducción y ignición del combustible. Los motores de cohetes proporcionan empuje quemando un combustible con un oxidante y expulsando gas a través de una boquilla.
La mayoría de los aviones a reacción utilizan motores a reacción turbofan , que emplean una turbina de gas para impulsar un ventilador con conductos, que acelera el aire alrededor de la turbina para proporcionar empuje además del que se acelera a través de la turbina. La relación entre el aire que pasa alrededor de la turbina y el que pasa a través de ella se denomina relación de derivación . [42] Representan un compromiso entre las formas de propulsión de aeronaves turborreactor (sin derivación) y turbohélice (principalmente propulsadas con aire de derivación). [43]
Los aviones subsónicos, como los aviones de pasajeros, emplean motores a reacción de alto bypass para ahorrar combustible. Los aviones supersónicos , como los aviones de combate, utilizan turbofanes de baja derivación. Sin embargo, a velocidades supersónicas, el aire que ingresa al motor debe desacelerarse a una velocidad subsónica y luego volver a acelerarse a velocidades supersónicas después de la combustión. Se puede utilizar un postquemador en aviones de combate para aumentar la potencia durante períodos cortos de tiempo inyectando combustible directamente en los gases de escape calientes. Muchos aviones a reacción también utilizan inversores de empuje para reducir la velocidad después del aterrizaje. [43]
Un ramjet es una forma de motor a reacción que no contiene partes móviles importantes y puede ser particularmente útil en aplicaciones que requieren un motor pequeño y simple para uso a alta velocidad, como con misiles. Los estatorreactores requieren un movimiento hacia adelante antes de poder generar empuje y, por lo tanto, a menudo se utilizan junto con otras formas de propulsión o con un medio externo para alcanzar la velocidad suficiente. El Lockheed D-21 era un dron de reconocimiento propulsado por estatorreactor Mach 3+ que se lanzaba desde un avión matriz . Un ramjet utiliza el movimiento de avance del vehículo para forzar el aire a través del motor sin recurrir a turbinas o paletas. Se agrega y enciende combustible, lo que calienta y expande el aire para proporcionar empuje. [44]
Un scramjet es un ramjet especializado que utiliza un flujo de aire supersónico interno para comprimir, combinar con combustible, quemar y acelerar el escape para proporcionar empuje. El motor funciona únicamente a velocidades supersónicas. El X-43 de la NASA , un scramjet experimental no tripulado, estableció un récord mundial de velocidad en 2004 para un avión propulsado por jet con una velocidad de Mach 9,7, casi 12.100 kilómetros por hora (7.500 mph). [45]
Mientras que los aviones a reacción utilizan la atmósfera como fuente de oxidante y de masa para acelerar reactivamente detrás del avión, los aviones cohete llevan el oxidante a bordo y aceleran el combustible quemado y el oxidante hacia atrás como única fuente de masa para la reacción. Se puede bombear combustible líquido y oxidante a una cámara de combustión o se puede quemar un combustible sólido con oxidante en la cámara de combustible. Ya sea líquido o sólido, el gas caliente se acelera a través de una boquilla. [46]
En la Segunda Guerra Mundial , los alemanes desplegaron el avión propulsado por cohetes Me 163 Komet . El primer avión que rompió la barrera del sonido en vuelo nivelado fue un avión cohete: el Bell X-1 en 1948. El X-15 norteamericano rompió muchos récords de velocidad y altitud en la década de 1960 y fue pionero en conceptos de ingeniería para aviones y naves espaciales posteriores. Los aviones de transporte militar pueden emplear despegues asistidos por cohetes para situaciones de campo corto. De lo contrario, los aviones cohete incluyen aviones espaciales , como SpaceShipTwo , para viajar más allá de la atmósfera terrestre y aviones deportivos desarrollados para la efímera Rocket Racing League .
La mayoría de los aviones son construidos por empresas con el objetivo de producirlos en cantidad para los clientes. El proceso de diseño y planificación, incluidas las pruebas de seguridad, puede durar hasta cuatro años para aviones turbohélice pequeños o más para aviones más grandes.
Durante este proceso se establecen los objetivos y especificaciones de diseño de la aeronave. En primer lugar, la empresa constructora utiliza dibujos y ecuaciones, simulaciones, pruebas en túnel de viento y experiencia para predecir el comportamiento de la aeronave. Las empresas utilizan computadoras para dibujar, planificar y realizar simulaciones iniciales de la aeronave. Luego se prueban pequeños modelos y maquetas de todas o algunas partes del avión en túneles de viento para verificar su aerodinámica.
Una vez que el diseño ha pasado por estos procesos, la empresa construye un número limitado de prototipos para realizar pruebas en terreno. Los representantes de una agencia rectora de la aviación suelen realizar un primer vuelo. Las pruebas de vuelo continúan hasta que el avión haya cumplido todos los requisitos. Luego, el organismo público rector de la aviación del país autoriza a la empresa a iniciar la producción.
En Estados Unidos, esta agencia es la Administración Federal de Aviación (FAA). En la Unión Europea, Agencia Europea de Seguridad Aérea (EASA); en el Reino Unido es la Autoridad de Aviación Civil (CAA). [47] En el Canadá, el organismo público encargado y que autoriza la producción en masa de aeronaves es la Autoridad de Aviación Civil del Canadá de Transportes . [48]
Cuando es necesario unir una pieza o componente mediante soldadura para prácticamente cualquier aplicación aeroespacial o de defensa, debe cumplir con las normas y estándares de seguridad más estrictos y específicos. Nadcap , o el Programa Nacional de Acreditación de Contratistas Aeroespaciales y de Defensa, establece requisitos globales de calidad, gestión de calidad y garantía de calidad para la ingeniería aeroespacial. [49]
En el caso de ventas internacionales, también es necesaria una licencia del organismo público de aviación o transporte del país donde se vaya a utilizar la aeronave. Por ejemplo, los aviones fabricados por la empresa europea Airbus deben estar certificados por la FAA para volar en los Estados Unidos, y los aviones fabricados por la empresa estadounidense Boeing deben estar aprobados por la EASA para volar en la Unión Europea. [50]
.jpg/1280px-A321_final_assembly_(9351765668).jpg)
Las regulaciones han dado como resultado una reducción del ruido de los motores de los aviones en respuesta al aumento de la contaminación acústica debido al crecimiento del tráfico aéreo en las áreas urbanas cercanas a los aeropuertos. [51]
Los aficionados pueden diseñar y construir aviones pequeños como si fueran casas. Otras aeronaves construidas en casa se pueden ensamblar utilizando kits de piezas prefabricadas que se pueden ensamblar en un avión básico y luego el constructor debe completarlas. [52]
Pocas empresas producen aviones a gran escala. Sin embargo, la producción de un avión para una empresa es un proceso que en realidad involucra a docenas, o incluso cientos, de otras empresas y plantas que producen las piezas que forman parte del avión. Por ejemplo, una empresa puede ser responsable de la producción del tren de aterrizaje, mientras que otra es responsable del radar. La producción de dichas piezas no se limita a la misma ciudad o país; en el caso de las grandes empresas fabricantes de aviones, dichas piezas pueden proceder de todo el mundo. Las piezas se envían a la planta principal de la empresa aeronáutica, donde se encuentra la línea de producción. En el caso de aviones de gran tamaño, pueden existir líneas de producción dedicadas al montaje de determinadas partes del avión, especialmente las alas y el fuselaje. [53] [54] Cuando un avión está completo, se inspecciona rigurosamente para buscar imperfecciones y defectos. Después de la aprobación de los inspectores, el avión se somete a una serie de pruebas de vuelo para garantizar que todos los sistemas funcionen correctamente y que el avión se maneje correctamente. [55] Para satisfacer una necesidad particular del cliente, el avión puede personalizarse utilizando componentes o paquetes de componentes proporcionados por el fabricante o el cliente. [56]
Las partes estructurales de un avión de ala fija se denominan fuselaje. Las piezas presentes pueden variar según el tipo y propósito de la aeronave. Los primeros tipos solían estar hechos de madera con superficies de las alas de tela. Cuando los motores estuvieron disponibles para vuelos propulsados hace unos cien años, sus monturas estaban hechas de metal. Luego, a medida que las velocidades aumentaron, más y más piezas se convirtieron en metal hasta que, al final de la Segunda Guerra Mundial, los aviones totalmente metálicos eran comunes. En los tiempos modernos se ha hecho un uso cada vez mayor de materiales compuestos .
Las piezas estructurales típicas incluyen:
.jpg/1280px-Antonov_225_(2010).jpg)
Las alas de un avión de ala fija son planos estáticos que se extienden a ambos lados del avión. Cuando el avión avanza, el aire fluye sobre las alas, que tienen forma para crear sustentación. Esta forma se llama perfil aerodinámico y tiene la forma del ala de un pájaro.
Los aviones tienen superficies de alas flexibles que se estiran a lo largo de un marco y se vuelven rígidas por las fuerzas de sustentación ejercidas por el flujo de aire sobre ellas. Los aviones más grandes tienen superficies de ala rígidas que proporcionan resistencia adicional.
Ya sean flexibles o rígidas, la mayoría de las alas tienen un marco resistente que les da forma y transfiere la sustentación desde la superficie del ala al resto de la aeronave. Los elementos estructurales principales son uno o más largueros que van desde la raíz hasta la punta, y muchas nervaduras que van desde el borde anterior (delantero) al borde posterior (trasero).
Los primeros motores de avión tenían poca potencia y la ligereza era muy importante. Además, las primeras secciones del perfil aerodinámico eran muy delgadas y no podían tener un marco fuerte instalado en su interior. Entonces, hasta la década de 1930, la mayoría de las alas eran demasiado livianas para tener suficiente resistencia, y se agregaron puntales y cables de refuerzo externos. Cuando la potencia disponible del motor aumentó durante las décadas de 1920 y 1930, las alas pudieron hacerse lo suficientemente pesadas y fuertes como para que ya no fuera necesario reforzarlas. Este tipo de ala sin refuerzo se llama ala voladiza.
El número y la forma de las alas varía mucho según los diferentes tipos. Un plano de ala determinado puede tener toda su envergadura o estar dividido por un fuselaje central en alas de babor (izquierda) y estribor (derecha). En ocasiones, se han utilizado incluso más alas, y el triplano de tres alas alcanzó cierta fama en la Primera Guerra Mundial. El cuadruplano de cuatro alas y otros diseños multiplano han tenido poco éxito.
Un monoplano tiene un solo ala, un biplano tiene dos apiladas una encima de la otra, un ala tándem tiene dos colocadas una detrás de la otra. Cuando la potencia del motor disponible aumentó durante las décadas de 1920 y 1930 y ya no se necesitaban refuerzos, el monoplano sin refuerzos o en voladizo se convirtió en la forma más común de tipo propulsado.
La forma en planta del ala es la forma vista desde arriba. Para ser aerodinámicamente eficiente, un ala debe ser recta con una gran envergadura de lado a lado pero tener una cuerda corta (alta relación de aspecto ). Pero para ser estructuralmente eficiente y, por tanto, liviana, un ala debe tener una envergadura corta pero aún así suficiente área para proporcionar sustentación (relación de aspecto baja).
A velocidades transónicas (cercanas a la velocidad del sonido), ayuda a barrer el ala hacia adelante o hacia atrás para reducir la resistencia de las ondas de choque supersónicas a medida que comienzan a formarse. El ala en flecha es simplemente un ala recta que se mueve hacia adelante o hacia atrás.
El ala delta tiene forma de triángulo que puede usarse por varias razones. Como ala Rogallo flexible , permite una forma estable bajo fuerzas aerodinámicas y por eso se utiliza a menudo para aviones ultraligeros e incluso cometas . Como ala supersónica, combina alta resistencia con baja resistencia y por eso se utiliza a menudo para aviones rápidos.
Un ala de geometría variable se puede cambiar en vuelo a una forma diferente. El ala de barrido variable se transforma entre una configuración recta eficiente para despegue y aterrizaje, a una configuración de barrido de baja resistencia para vuelos de alta velocidad. Se han volado otras formas de planta variable, pero ninguna ha pasado de la etapa de investigación.
Un fuselaje es un cuerpo largo y delgado, generalmente con extremos cónicos o redondeados para que su forma sea aerodinámicamente suave. El fuselaje puede contener a la tripulación de vuelo , los pasajeros, la carga o carga útil , el combustible y los motores. Los pilotos de las aeronaves tripuladas las operan desde una cabina situada en la parte delantera o superior del fuselaje y equipada con controles y normalmente ventanas e instrumentos. Un avión puede tener más de un fuselaje o puede estar equipado con brazos con la cola ubicada entre los brazos para permitir que el extremo trasero del fuselaje sea útil para una variedad de propósitos.
Un ala volante es un avión sin cola y sin fuselaje definido . La mayor parte de la tripulación, la carga útil y el equipo se encuentran dentro de la estructura del ala principal. [57]
La configuración del ala volante fue estudiada extensamente en las décadas de 1930 y 1940, en particular por Jack Northrop y Cheston L. Eshelman en los Estados Unidos, y Alexander Lippisch y los hermanos Horten en Alemania. Después de la guerra, varios diseños experimentales se basaron en el concepto de ala volante, pero las dificultades conocidas siguieron siendo intratables. Cierto interés general continuó hasta principios de la década de 1950, pero los diseños no necesariamente ofrecían una gran ventaja en alcance y presentaban varios problemas técnicos, lo que llevó a la adopción de soluciones "convencionales" como el Convair B-36 y el B-52 Stratofortress . Debido a la necesidad práctica de un ala profunda, el concepto de ala volante es más práctico para diseños en el rango de velocidad lenta a media, y ha habido un interés continuo en utilizarlo como diseño de avión de transporte táctico .
El interés por las alas voladoras se renovó en la década de 1980 debido a sus secciones transversales de reflexión de radar potencialmente bajas. La tecnología furtiva se basa en formas que sólo reflejan las ondas del radar en ciertas direcciones, lo que hace que la aeronave sea difícil de detectar a menos que el receptor del radar esté en una posición específica relativa a la aeronave, una posición que cambia continuamente a medida que la aeronave se mueve. Este enfoque finalmente condujo al bombardero furtivo Northrop B-2 Spirit . En este caso, las ventajas aerodinámicas del ala volante no son las necesidades principales. Sin embargo, los modernos sistemas de vuelo por cable controlados por computadora permitieron minimizar muchos de los inconvenientes aerodinámicos del ala volante, lo que lo convirtió en un bombardero de largo alcance eficiente y estable.
Los aviones con cuerpo de ala combinada tienen un cuerpo aplanado y con forma de perfil aerodinámico, que produce la mayor parte de la sustentación para mantenerse en el aire, y estructuras de alas distintas y separadas, aunque las alas se mezclan suavemente con el cuerpo.
Por lo tanto, los aviones con alas combinadas incorporan características de diseño tanto de un fuselaje futurista como de un diseño de ala voladora. Las supuestas ventajas del enfoque de cuerpo de ala combinado son alas eficientes de gran sustentación y un cuerpo ancho con forma de perfil aerodinámico . Esto permite que toda la nave contribuya a la generación de elevación con el resultado de una economía de combustible potencialmente mayor.
Un cuerpo elevador es una configuración en la que el propio cuerpo produce sustentación . A diferencia de un ala volante , que es un ala con un fuselaje convencional mínimo o nulo , un cuerpo sustentable puede considerarse como un fuselaje con poco o ningún ala convencional. Mientras que un ala voladora busca maximizar la eficiencia de crucero a velocidades subsónicas eliminando superficies que no se sustentan, los cuerpos sustentadores generalmente minimizan la resistencia y la estructura de un ala para vuelos subsónicos, supersónicos e hipersónicos , o para el reingreso de naves espaciales . Todos estos regímenes de vuelo plantean desafíos para una estabilidad de vuelo adecuada.
Los cuerpos elevadores fueron un área importante de investigación en las décadas de 1960 y 1970 como medio para construir una nave espacial tripulada pequeña y liviana. Estados Unidos construyó varios aviones cohete con cuerpo elevador famosos para probar el concepto, así como varios vehículos de reentrada lanzados por cohetes que se probaron sobre el Pacífico. El interés disminuyó a medida que la Fuerza Aérea de EE. UU. perdió interés en la misión tripulada, y el desarrollo importante terminó durante el proceso de diseño del transbordador espacial cuando quedó claro que los fuselajes muy moldeados dificultaban la instalación del tanque de combustible.
El ala clásica con sección de perfil aerodinámico es inestable en vuelo y difícil de controlar. Los tipos de alas flexibles a menudo dependen de una línea de ancla o del peso de un piloto que cuelga debajo para mantener la actitud correcta. Algunos tipos de vuelo libre utilizan un perfil aerodinámico adaptado que es estable u otros mecanismos ingeniosos que incluyen, más recientemente, la estabilidad artificial electrónica.
Para lograr estabilidad y control, la mayoría de los tipos de ala fija tienen un empenaje que comprende una aleta y un timón que actúan horizontalmente y un plano de cola y elevador que actúan verticalmente. Por lo general, estas superficies de control se pueden recortar para aliviar las fuerzas de control en varias etapas del vuelo. Esto es tan común que se le conoce como diseño convencional. A veces puede haber dos o más aletas espaciadas a lo largo del plano de cola.
Algunos tipos tienen un plano delantero " canard " horizontal delante del ala principal, en lugar de detrás de ella. [58] [59] [60] Este plano de proa puede contribuir a la sustentación, el ajuste o el control de la aeronave, o a varios de ellos.
Los aviones tienen complejos sistemas de control de vuelo . Los controles principales permiten al piloto dirigir la aeronave en el aire controlando la actitud (alabeo, cabeceo y guiñada) y el empuje del motor.
En las aeronaves tripuladas, los instrumentos de la cabina proporcionan información a los pilotos, incluidos datos de vuelo , potencia del motor , navegación, comunicaciones y otros sistemas de la aeronave que puedan instalarse.
Cuando el riesgo se mide en muertes por pasajero-kilómetro, viajar en avión es aproximadamente 10 veces más seguro que viajar en autobús o tren. Sin embargo, cuando se utilizan las estadísticas de muertes por viaje, los viajes aéreos son significativamente más peligrosos que los viajes en automóvil, tren o autobús. [61] El seguro de viaje aéreo es relativamente caro por esta razón: las aseguradoras generalmente utilizan la estadística de muertes por viaje. [62] Existe una diferencia significativa entre la seguridad de los aviones de pasajeros y la de los aviones privados más pequeños, y la estadística por milla indica que los aviones de pasajeros son 8,3 veces más seguros que los aviones más pequeños. [63]
Como todas las actividades que implican combustión , los aviones propulsados por combustibles fósiles liberan hollín y otros contaminantes a la atmósfera. También se producen gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono (CO 2 ). Además, existen impactos ambientales específicos de los aviones: por ejemplo,
Otro impacto ambiental de los aviones es la contaminación acústica , provocada principalmente por el despegue y aterrizaje de los aviones.
En 1799 expuso por primera vez en la historia el concepto de avión moderno. Cayley había identificado el vector de arrastre (paralelo al flujo) y el vector de elevación (perpendicular al flujo).
Pionero inglés de la navegación aérea y la ingeniería aeronáutica y diseñador del primer planeador que logró transportar a un ser humano en el aire. Cayley estableció la configuración moderna de un avión como una máquina voladora de ala fija con sistemas separados de sustentación, propulsión y control ya en 1799.
