Un avión de ala fija es una máquina voladora más pesada que el aire , como un avión , que es capaz de volar utilizando sustentación aerodinámica . Los aviones de ala fija se diferencian de los aviones de ala giratoria (en los que un rotor montado sobre un eje giratorio genera sustentación) y de los ornitópteros (en los que las alas oscilan rápidamente para generar sustentación). Las alas de un avión de ala fija no son necesariamente rígidas; Las cometas, las alas delta , los aviones de ala de barrido variable y los aviones que utilizan la transformación de alas se clasifican como aviones de ala fija.
Los aviones de ala fija, incluidos los planeadores de vuelo libre de diversos tipos y las cometas atadas , pueden utilizar el aire en movimiento para ganar altitud. Las aeronaves propulsadas de ala fija (aviones) que obtienen empuje hacia adelante gracias a un motor incluyen parapentes propulsados , alas delta propulsadas y algunos vehículos de efecto suelo . La mayoría de los aviones de ala fija son operados por un piloto , pero algunos están diseñados específicamente para ser no tripulados y controlados de forma remota o autónoma (mediante computadoras a bordo).
Las cometas se utilizaban hace aproximadamente 2.800 años en China, donde se disponía de materiales ideales para construir cometas. Algunos autores sostienen que se volaban cometas de hojas mucho antes en lo que hoy es Sulawesi, basándose en su interpretación de las pinturas rupestres de la isla Muna frente a Sulawesi . [1] Al menos en el año 549 d. C. se volaban cometas de papel, como se registró en ese año una cometa de papel se utilizó como mensaje para una misión de rescate. [2] Fuentes chinas antiguas y medievales enumeran otros usos de las cometas para medir distancias, probar el viento, levantar hombres, señalar y comunicar para operaciones militares. [2]
Marco Polo trajo historias de cometas a Europa a finales del siglo XIII, y los marineros de Japón y Malasia trajeron cometas en los siglos XVI y XVII. [3] Aunque inicialmente fueron consideradas meras curiosidades, en los siglos XVIII y XIX las cometas se utilizaban como vehículos para la investigación científica. [3]
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). . [4] [5] Esta máquina pudo haber sido suspendida para su vuelo. [6] [7]
Uno de los primeros supuestos intentos con planeadores fue el del monje Eilmer de Malmesbury, del siglo XI , que terminó en fracaso. Un relato del siglo XVII afirma que el poeta del siglo IX Abbas Ibn Firnas hizo un intento similar, aunque ninguna fuente anterior registra este evento. [8]
En 1799, Sir George Cayley presentó el concepto del avión moderno como una máquina voladora de ala fija con sistemas separados de sustentación, propulsión y control. [9] [10] Cayley ya construía y volaba modelos de aviones de ala fija en 1803, y en 1853 construyó un exitoso planeador para transporte de pasajeros . [11] 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. [12] En 1884, el estadounidense John J. Montgomery realizó vuelos controlados en un planeador como parte de una serie de planeadores construidos entre 1883 y 1886. [13] Otros aviadores que realizaron vuelos similares en esa época fueron Otto Lilienthal , Percy Pilcher y protegidos de Octave Chanute .
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. [14]
Sir Hiram Maxim construyó una nave que pesaba 3,5 toneladas, con una envergadura de 34 metros (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, lo que Maxim supuestamente se dio cuenta, ya que posteriormente abandonó el trabajo en ella. [15]
Los vuelos de los hermanos Wright en 1903 con su Flyer I son reconocidos por la Fédération Aéronautique Internationale (FAI), el organismo de normalización y mantenimiento de registros de la aeronáutica , como "el primer vuelo sostenido y controlado con un motor más pesado que el aire". [16] En 1905, el Wright Flyer III era capaz de realizar vuelos estables y totalmente controlables durante períodos sustanciales.
En 1906, el inventor brasileño Alberto Santos Dumont diseñó, construyó y pilotó un avión que estableció el primer récord mundial reconocido por el Aéro-Club de France al volar de 14 a 220 metros (720 pies) en menos de 22 segundos. [17] El vuelo fue certificado por la FAI. [18]
El diseño del Bleriot VIII de 1908 fue uno de los primeros diseños de avión que tenía la moderna configuración de tractor monoplano . Tenía superficies de cola móviles que controlaban tanto la guiñada como el cabeceo, una forma de control de balanceo proporcionada ya sea por alabeo del ala o por alerones y controlado por su piloto con un joystick y una barra de timón. Fue un importante predecesor de su posterior avión Bleriot XI que cruzó el Canal del verano de 1909. [19]
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 aéreas) fue Manfred von Richthofen .
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 tuvieron lugar entre Estados Unidos y Canadá en 1919.
La llamada Edad de Oro de la Aviación se produjo entre las dos Guerras Mundiales, durante la cual se actualizaron las interpretaciones de avances anteriores, como el caso de Hugo Junkers , pionero de estructuras de aviones totalmente metálicas en 1915, que dio lugar a aviones multimotor gigantes de hasta 60 metros. tamaños de envergadura a principios de la década de 1930, la adopción del motor radial en su mayoría refrigerado por aire como un práctico motor de avión junto con potentes motores de aviación V-12 refrigerados por líquido, y casos cada vez mayores de intentos de vuelos de larga distancia, como con un Vickers Vimy en 1919 , seguido sólo unos meses más tarde por el vuelo transatlántico NC-4 de la Marina de los EE. UU .; culminando en mayo de 1927 con el vuelo transatlántico en solitario de Charles Lindbergh en el Spirit of St. Louis , lo que impulsó intentos de vuelo cada vez más largos, siendo pionero en el camino para que los vuelos de larga distancia del futuro se convirtieran en algo común.
Los aviones tuvieron presencia en todas las batallas importantes de la Segunda Guerra Mundial. Fueron un componente esencial de las estrategias militares de la época, como la Blitzkrieg alemana o las campañas de portaaviones estadounidenses y japoneses en el Pacífico.
Los planeadores militares se desarrollaron y utilizaron en varias campañas, pero no se utilizaron ampliamente debido a la alta tasa de bajas que a menudo sufrían. La cometa de rotor Focke-Achgelis Fa 330 Bachstelze (Wagtail) de 1942 se destacó por su uso en submarinos alemanes.
Antes y durante la guerra, los diseñadores británicos y alemanes estaban desarrollando motores a reacción para propulsar aviones. El primer avión a reacción que voló, en 1939, fue el alemán Heinkel He 178 . En 1943, el primer avión de combate operativo, el Messerschmitt Me 262 , entró en servicio con la Luftwaffe alemana y, más adelante en la guerra, el Gloster Meteor británico entró en servicio pero nunca entró en acción: las velocidades máximas de los aviones para esa época llegaron a 1.130 km. /h (700 mph), con el vuelo récord no oficial a principios de julio de 1944 del prototipo de caza cohete alemán Me 163B V18 . [20]
En octubre de 1947, el Bell X-1 fue el primer avión en superar la velocidad del sonido. [21]
En 1948-1949, los aviones transportaron suministros durante el bloqueo de Berlín . Durante la Guerra Fría se produjeron nuevos tipos de aviones, como el B-52 .
El primer avión de pasajeros , el De Havilland Comet , se introdujo en 1952, seguido por el Tupolev Tu-104 soviético en 1956. El Boeing 707 , el primer avión comercial de gran éxito, estuvo en servicio comercial durante más de 50 años, desde 1958 hasta 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. El avión de mayor éxito es el Douglas DC-3 , un avión de pasajeros bimotor mediano que todavía está en servicio desde 1936 y es todavía se utiliza en pequeñas cantidades para paracaidismo y otros vuelos recreativos. Algunas de las miles de otras versiones se utilizan para otros fines, como el AC-47 , un helicóptero de combate de la época de la guerra de Vietnam, que todavía se utiliza en algunos ejércitos en la actualidad.
Un avión (también conocido como avión o simplemente avión ) es una aeronave propulsada de ala fija que es propulsada hacia adelante mediante el empuje de un motor a reacción o hélice . 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 bienes y personas, militares e investigación.
Un hidroavión es un avión de ala fija capaz de despegar y aterrizar (aterrizar) en el agua. Los hidroaviones que también pueden operar desde tierra firme son una subclase denominada aviones anfibios . Estos aviones a veces eran llamados hidroaviones . [22] Los hidroaviones y anfibios suelen dividirse en dos categorías en función de sus características tecnológicas: hidroaviones y hidroaviones .
Muchas formas de planeadores (ver más abajo) pueden modificarse agregando una pequeña central eléctrica. Éstas incluyen:
Un vehículo de efecto suelo (GEV) es una nave que logra un vuelo nivelado cerca de la superficie de la tierra, haciendo uso del efecto suelo , una interacción aerodinámica entre las alas y la superficie de la tierra. Algunos GEV pueden volar a mayor altura fuera del efecto suelo (OGE) cuando es necesario; se clasifican como aviones propulsados de ala fija. [23]
Un planeador es una nave más pesada que el aire que se sostiene en vuelo gracias a la reacción dinámica del aire contra sus superficies sustentadoras, y cuyo vuelo libre no depende de un motor. Un planeador es un planeador de ala fija diseñado para volar: la capacidad de ganar altura en corrientes de aire ascendentes y volar durante largos períodos.
Los planeadores se utilizan principalmente para recreación, pero también se han utilizado para otros fines, como investigación aerodinámica, guerra y recuperación de naves espaciales.
Los planeadores a motor están equipados con un sistema de propulsión limitado para el despegue o para ampliar el rendimiento durante el vuelo.
Al igual que ocurre con los aviones, existe una gran variedad de tipos de planeadores que se diferencian por la construcción de sus alas, eficiencia aerodinámica, ubicación del piloto y controles. Quizás el tipo más familiar sea el avión de papel de juguete .
Los planeadores grandes suelen lanzarse mediante un avión de remolque o un cabrestante . Los planeadores militares se han utilizado en combate para transportar tropas y equipos, y se han utilizado planeadores especializados en investigaciones atmosféricas y aerodinámicas . Aviones espaciales y aviones propulsados por cohetes también han realizado aterrizajes sin motor similares a los de un planeador.
Los planeadores y planeadores que se utilizan para el deporte del vuelo sin motor tienen una alta eficiencia aerodinámica. La relación elevación-arrastre más alta es 70:1, aunque 50:1 es más común. Después del lanzamiento, se obtiene más energía aprovechando hábilmente el aire ascendente en la atmósfera. Se han conseguido vuelos de miles de kilómetros a velocidades medias superiores a los 200 km/h.
Un ejemplo a pequeña escala de planeador es el avión de papel. Una hoja de papel común y corriente se puede doblar con bastante facilidad hasta darle una forma aerodinámica; su baja masa en relación con su superficie crea sustentación, lo que le permite deslizarse una cierta distancia si se lanza correctamente.
Los planeadores y planeadores comparten muchos elementos de diseño y principios aerodinámicos con los aviones propulsados. Por ejemplo, el Horten H.IV era un planeador con alas voladoras sin cola , y el orbitador del transbordador espacial con alas delta volaba de manera muy parecida a un planeador durante su fase de descenso. Muchos planeadores también utilizan superficies de control e instrumentos similares a los de las naves motorizadas.
La principal aplicación de los aviones planeadores modernos es el deporte y la recreación.
Los planeadores se desarrollaron a partir de la década de 1920 con fines recreativos. A medida que los pilotos comenzaron a comprender cómo utilizar el aire ascendente, se desarrollaron planeadores con una alta relación de sustentación y resistencia . Estos permitieron planeos más largos hasta la siguiente fuente de " ascenso ", y así aumentaron sus posibilidades de volar largas distancias. Esto dio origen al popular deporte del vuelo sin motor .
Los primeros planeadores se construían principalmente de madera y metal, pero la mayoría de los planeadores ahora utilizan materiales compuestos que incorporan fibras de vidrio, carbono o aramida . Para minimizar la resistencia , estos tipos tienen un fuselaje aerodinámico y alas largas y estrechas que tienen una alta relación de aspecto . Están disponibles planeadores monoplaza y biplaza.
Inicialmente, el entrenamiento se realizaba mediante "saltos" cortos en planeadores primarios , que son aviones muy básicos sin cabina y con instrumentos mínimos. [24] Desde poco después de la Segunda Guerra Mundial el entrenamiento siempre se ha realizado en planeadores biplaza de doble control, pero también se utilizan biplazas de alto rendimiento para compartir la carga de trabajo y el disfrute de los vuelos largos. Originalmente se utilizaban patines para aterrizar, pero ahora la mayoría aterriza sobre ruedas, a menudo retráctiles. Algunos planeadores, conocidos como planeadores a motor , están diseñados para vuelos sin motor, pero pueden desplegar motores de pistón , rotativos , a reacción o eléctricos . [25] La FAI clasifica los planeadores para competiciones en clases de competición de planeadores principalmente en función de la envergadura y los flaps.
La FAI ha definido una clase de planeadores ultraligeros, incluidos algunos conocidos como planeadores microlift y otros conocidos como "sillas de aire", en función de un peso máximo. Son lo suficientemente livianos para transportarlos fácilmente y pueden volar sin licencia en algunos países. Los planeadores ultraligeros tienen un rendimiento similar al delta , pero ofrecen cierta seguridad adicional en caso de choque, ya que el piloto puede estar atado a un asiento vertical dentro de una estructura deformable. El aterrizaje suele realizarse sobre una o dos ruedas, lo que distingue a estas embarcaciones de los alas delta. Varios planeadores ultraligeros comerciales han aparecido y desaparecido, pero la mayor parte del desarrollo actual lo realizan diseñadores y constructores de viviendas individuales.
Los planeadores militares se utilizaron durante la Segunda Guerra Mundial para transportar tropas ( infantería planeadora ) y equipo pesado a las zonas de combate. Los planeadores fueron remolcados en el aire y la mayor parte del camino hasta su objetivo mediante aviones de transporte militar, por ejemplo el C-47 Dakota , o por bombarderos que habían sido relegados a actividades secundarias, por ejemplo el Short Stirling . Una vez liberados del remolque cerca del objetivo, aterrizaron lo más cerca posible del objetivo. La ventaja sobre los paracaidistas era que se podía aterrizar equipo pesado y que las tropas se reunieran rápidamente en lugar de dispersarse en una zona de lanzamiento. Los planeadores fueron tratados como desechables, lo que llevó a su construcción con materiales comunes y económicos como la madera, aunque algunos fueron recuperados y reutilizados. En la época de la Guerra de Corea , los aviones de transporte también se habían vuelto más grandes y más eficientes, de modo que incluso los tanques ligeros podían lanzarse en paracaídas, lo que provocó que los planeadores cayeran en desgracia.
Incluso después del desarrollo de los aviones propulsados, los planeadores continuaron utilizándose para la investigación aeronáutica . El ala flexible Paresev Rogallo de la NASA se desarrolló originalmente para investigar métodos alternativos de recuperación de naves espaciales. Aunque esta aplicación fue abandonada, la publicidad inspiró a los aficionados a adaptar el perfil aerodinámico de ala flexible a los alas delta modernas.
La investigación inicial sobre muchos tipos de naves de ala fija, incluidas alas volantes y cuerpos elevadores, también se llevó a cabo utilizando prototipos sin motor.
Un ala delta es un avión planeador en el que el piloto está instalado en un arnés suspendido de la estructura del avión y ejerce control cambiando el peso del cuerpo en oposición a un marco de control. La mayoría de las alas delta modernas están hechas de una aleación de aluminio o un ala de tela con estructura compuesta . Los pilotos tienen la capacidad de volar durante horas, ganar miles de metros de altitud en corrientes térmicas ascendentes, realizar acrobacias aéreas y deslizarse a campo traviesa durante cientos de kilómetros.
Un parapente es un avión planeador ligero, de vuelo libre, lanzado a pie y sin una estructura primaria rígida. [26] El piloto se sienta en un arnés suspendido debajo de un ala de tela hueca cuya forma está formada por sus líneas de suspensión, la presión del aire que entra por las rejillas de ventilación en la parte delantera del ala y las fuerzas aerodinámicas del aire que fluye sobre el exterior. El parapente suele ser una actividad recreativa.
Un avión de papel es un avión de juguete (normalmente un planeador) hecho de papel o cartón.
Los modelos de aviones planeadores son modelos de aviones que utilizan materiales livianos como poliestireno y madera de balsa . Los diseños van desde simples aviones planeadores hasta precisos modelos a escala , algunos de los cuales pueden ser muy grandes.
Las bombas planeadoras son bombas con superficies aerodinámicas que permiten una trayectoria de vuelo deslizante en lugar de balística. Esto permite al avión que lo transporta atacar a distancia un objetivo fuertemente defendido.
Una cometa es un avión atado a un punto fijo de modo que el viento sopla sobre sus alas. [27] La sustentación se genera cuando el aire fluye sobre el ala de la cometa, produciendo baja presión sobre el ala y alta presión debajo de ella, y desviando el flujo de aire hacia abajo. Esta deflexión también genera resistencia horizontal en la dirección del viento. El vector de fuerza resultante de los componentes de la fuerza de sustentación y arrastre se opone a la tensión de una o más líneas de cuerda o ataduras unidas al ala.
Las cometas se vuelan principalmente con fines recreativos, pero tienen muchos otros usos. Los primeros pioneros, como los hermanos Wright y JW Dunne, a veces volaban un avión como una cometa para desarrollarlo y confirmar sus características de vuelo, antes de agregarle un motor y controles de vuelo, y volarlo como un avión.
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Las cometas se han utilizado para señalización, entrega de municiones y observación , elevando a un observador sobre el campo de batalla y utilizando fotografía aérea con cometas .
Las cometas se han utilizado con fines científicos, como el famoso experimento de Benjamin Franklin que demostró que los rayos son electricidad . Las cometas fueron las precursoras de los aviones tradicionales y fueron fundamentales en el desarrollo de las primeras naves voladoras. Alexander Graham Bell experimentó con cometas muy grandes que levantaban hombres , al igual que los hermanos Wright y Lawrence Hargrave . Las cometas tuvieron un papel histórico en el levantamiento de instrumentos científicos para medir las condiciones atmosféricas para el pronóstico del tiempo .
Las cometas se pueden utilizar para transportar antenas de radio. Este método se utilizó para la estación receptora de la primera transmisión transatlántica de Marconi . Los globos cautivos pueden ser más convenientes para tales experimentos, porque las antenas transportadas por cometas requieren mucho viento, lo que no siempre es posible con equipo pesado y un conductor de tierra.
Las cometas se pueden utilizar para transportar efectos de luz, como barras de luz o luces que funcionan con baterías.
Las cometas se pueden utilizar para arrastrar personas y vehículos a favor del viento. También se pueden utilizar cometas eficientes de tipo foil, como las cometas a motor , para navegar en ceñida siguiendo los mismos principios que utilizan otras embarcaciones de vela, siempre que las fuerzas laterales en tierra o en el agua se redirijan como ocurre con las quillas, las orzas, las ruedas y láminas de hielo de embarcaciones de vela tradicionales. En las últimas dos décadas, varios deportes de kitesurf se han vuelto populares, como el kitesurf, el kitesurf, el kitesurf y el kitesurf. El kite en la nieve también se ha vuelto popular.
La navegación con kitesurf abre varias posibilidades que no están disponibles en la navegación tradicional:
Más de cien participantes están llevando a cabo proyectos conceptuales de investigación y desarrollo para investigar el uso de cometas para aprovechar las corrientes de viento a gran altura para generar electricidad. [28]
Los festivales de cometas son una forma popular de entretenimiento en todo el mundo. Incluyen eventos locales, fiestas tradicionales y grandes festivales internacionales.
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 un vuelo propulsado 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:
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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 están diseñadas para crear sustentación.
Las cometas y algunos planeadores y aviones livianos 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 el peso ligero era muy importante. Además, las primeras secciones del perfil aerodinámico eran muy delgadas y no podían tener un marco fuerte instalado en su interior. Así que 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 varían 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). Ocasionalmente 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 , que deriva del prefijo, mono significa uno que significa que tiene un solo plano de ala, un biplano tiene dos apilados uno encima del otro, un ala tándem tiene dos colocados uno detrás del otro. Cuando la potencia del motor disponible aumentó durante las décadas de 1920 y 1930 y ya no se necesitaban refuerzos, el monoplano sin refuerzo 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 lo 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 atrás o hacia adelante 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, por lo que se utiliza a menudo para cometas y otras embarcaciones ultraligeras. 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. La mayoría de los aviones de ala fija tienen un solo fuselaje, al que a menudo se hace referencia simplemente como "el cuerpo". Otros pueden tener dos o más fuselajes, o el fuselaje puede estar equipado con brazos a cada lado de la cola para permitir que se utilice el extremo trasero del fuselaje.
El fuselaje puede contener una tripulación de vuelo , pasajeros, carga o carga útil , combustible y motor(es). Los aviones sin piloto (drones) no suelen llevar piloto ni ninguna otra tripulación de vuelo ni pasajeros a bordo. Los planeadores generalmente no tienen combustible ni motores, aunque algunas variaciones, como los planeadores a motor y los planeadores con cohetes, los tienen para uso temporal u opcional.
Los pilotos de aviones tripulados de ala fija suelen controlarlos desde el interior de una cabina , normalmente situada en la parte delantera o superior del fuselaje, equipada con controles y normalmente ventanas e instrumentos. Las aeronaves suelen tener dos o más pilotos, uno al mando general (el "piloto") y uno o más "copilotos". En aviones más grandes, normalmente también hay un navegador sentado en la cabina. Algunos aviones militares o especializados también pueden tener otros miembros de la tripulación de vuelo en la cabina.
En aviones pequeños, los pasajeros normalmente se sientan detrás del piloto en la misma cabina, aunque ocasionalmente un asiento de pasajero puede estar al lado o incluso delante del piloto. Los aviones de pasajeros más grandes tienen una cabina de pasajeros separada o, ocasionalmente, cabinas que están físicamente separadas de la cabina del piloto.
Un ala volante es un avión sin cola que no tiene fuselaje definido , y la mayor parte de la tripulación, la carga útil y el equipo se alojan dentro de la estructura del ala principal. [29] : 224
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. Cierto interés general continuó hasta principios de la década de 1950, pero los diseños no necesariamente ofrecían una gran ventaja en alcance y presentaban una serie de 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 determinadas direcciones, lo que hace que la aeronave sea difícil de detectar a menos que el receptor del radar esté en una posición específica con respecto 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 aerodinámica 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.
Pero para lograr equilibrio, 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 un elevador que actúan verticalmente. 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. [29] : 86 [30] [31] Este plano de proa puede contribuir al trimado, la estabilidad o el control de la aeronave, o a varios de ellos.
Las cometas se controlan mediante cables que llegan hasta el suelo. Normalmente, cada cable actúa como una atadura a la parte de la cometa a la que está conectado.
Los planeadores y aviones tienen sistemas de control más complejos, especialmente si están pilotados.
Los controles principales permiten al piloto dirigir la aeronave en el aire. Normalmente estos son:
Otros controles comunes incluyen:
Una nave puede tener asientos para dos pilotos con controles duales, lo que permite que dos pilotos se turnen. Esto se utiliza a menudo para entrenamiento o para vuelos más largos.
El sistema de control puede permitir la automatización total o parcial del vuelo, como por ejemplo un piloto automático , un nivelador de alas o un sistema de gestión de vuelo . Una aeronave no tripulada no tiene piloto, pero se controla de forma remota o mediante medios como giroscopios u otras formas de control autónomo.
En las aeronaves tripuladas de ala fija, los instrumentos proporcionan información a los pilotos, incluido el vuelo , los motores , la navegación , las comunicaciones y otros sistemas de la aeronave que puedan instalarse.
Los seis instrumentos básicos, a veces denominados "six pack", son los siguientes: [32]
Otros instrumentos de cabina pueden incluir:
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.
{{cite web}}: Mantenimiento CS1: copia archivada como título ( enlace ), pág.51. Toma nota de un acuerdo entre la OACI y la OMI según el cual los WIG quedan bajo la jurisdicción de la Organización Marítima Internacional, aunque existe una excepción para que las naves con un uso sostenido fuera del efecto del suelo (OGE) se consideren aeronaves.
