Un jet cuatrimotor , a veces llamado quadjet , es un avión a reacción propulsado por cuatro motores . La presencia de cuatro motores ofrece una mayor potencia, lo que permite que dichos aviones se utilicen como aviones de pasajeros , cargueros y militares . Muchos de los primeros aviones a reacción construidos expresamente tenían cuatro motores, entre los que se encuentra el De Havilland Comet , el primer avión comercial del mundo. [1] En las décadas posteriores a su introducción, su uso ha disminuido gradualmente debido a una variedad de factores, incluida la aprobación de aviones bimotores para volar más lejos de los aeropuertos de desvío a medida que aumentaba la confiabilidad y un mayor énfasis en la eficiencia del combustible . [2]
Los motores de un avión de cuatro motores se encuentran más comúnmente en cápsulas que cuelgan de pilones debajo de las alas. [3] Esto se puede observar en el Airbus A340 , Airbus A380 y Boeing 747 . Muchos aviones de transporte militares también presentan este diseño, incluidos el Antonov An-124 , el Boeing C-17 Globemaster y el Lockheed C-5 Galaxy . En esta ubicación, los motores pueden actuar como un alivio de carga y reducir el peso estructural del ala en un 15%. También se encuentran en una ubicación más accesible para mantenimiento o reemplazo. Sin embargo, las desventajas incluyen un mayor riesgo de que los motores ingieran objetos extraños, ya que tienen una distancia al suelo menor, y un mayor momento de guiñada durante una falla del motor . [4] El avión supersónico Concorde tenía sus motores montados en cápsulas rectangulares conformadas a la parte inferior del ala, sin pilones. La omisión de pilones reduce la resistencia y elimina el riesgo de que sufran tensiones excesivas. [5]
Los cuatro motores con cápsulas también se pueden acoplar al fuselaje trasero , necesitando una cola en T. [3] Esto reduce el ruido de la cabina y libera más espacio en las alas para dispositivos de gran sustentación y almacenamiento de combustible. El flujo de aire sobre las alas tampoco se ve afectado debido a la ausencia de pilones. Sin embargo, los motores montados en la parte trasera desplazan el centro de gravedad hacia atrás y están ubicados más lejos del suministro de combustible. [4] El Ilyushin Il-62 y el Vickers VC10 tienen sus cuatro motores montados en esta configuración. [6] [7]
Los aviones a reacción también pueden diseñarse con motores enterrados dentro de la estructura del avión. [3] El cometa De Havilland incorporó cuatro turborreactores enterrados dentro de las raíces de sus alas , la ubicación más común para motores enterrados. Este diseño reduce tanto la resistencia como el riesgo de ingerir objetos extraños, pero aumenta la dificultad de mantenimiento y complica la estructura del ala. [4] El bombardero estratégico furtivo Northrop Grumman B-2 Spirit tiene los cuatro turbofan enterrados dentro de su ala (como ala voladora , el ala es el componente estructural principal). Esto reduce la firma de calor de los motores al ocultar los ventiladores y minimizar la firma de escape. [8]
El Hawker Siddeley Trident 3B no sólo cuenta con dos motores en las góndolas externas del fuselaje trasero , sino que también cuenta con otros dos motores montados verticalmente en la cola. El avión fue diseñado inicialmente como trijet , pero el Trident 3B añadió un cuarto motor ya que el fuselaje alargado requería potencia adicional, la mayor cuerda del ala y el mayor peso bruto.
Una gran ventaja de tener cuatro motores es la redundancia que ofrece, lo que aumenta la seguridad. [2] La falla de un solo motor es mucho menos significativa ya que los tres motores restantes generalmente pueden proporcionar suficiente potencia para llegar cómodamente a un aeropuerto de desvío o continuar el viaje, dependiendo de factores como la gravedad del mal funcionamiento, la altitud, la carga de combustible y el clima. condiciones. [9] Con la mayor confiabilidad de los motores a reacción, las tasas de fallas del motor pueden ser tan bajas como 1 parada en vuelo por cada 100.000 horas de motor, [10] reduciendo la importancia de esta ventaja.
Durante una falla de un solo motor, la cantidad de potencia perdida con cuatro motores es proporcionalmente menor que con tres o dos motores. Esto se debe a que tres de los cuatro motores seguirán funcionando, lo que supone una reducción del empuje del 25%, frente al 33% de los trijet y el 50% de los twinjet . Esto se puede observar en el siguiente ejemplo que involucra el quadjet Boeing 747-400 , el trijet McDonnell Douglas MD-11 y el bijet Boeing 767-300ER . Con todos los motores operativos con el peso máximo de despegue , los tres aviones tienen relaciones potencia-peso de aproximadamente 1 a 3,4. Tras la falla de un motor, la relación potencia-peso cae a 1 a 4,7 ( 747-400 ), 1 a 5,5 ( MD-11 ) y 1 a 6,6 ( 767-300ER ). [11] El Boeing 747-400 experimenta la menor degradación en el rendimiento, lo que lo hace más seguro durante una falla del motor.
Equipar un avión con cuatro motores también aumenta la potencia, lo que permite más pasajeros, cargas útiles más pesadas y mayor rendimiento. [12] Esto fue especialmente importante para los primeros aviones a reacción, ya que los motores a reacción en ese momento producían menos empuje. El Pratt & Whitney JT3D de 1958 tenía una potencia de empuje de 76 kilonewtons (17.000 lbf ), [13] mientras que los motores modernos como el General Electric GE90 pueden producir más de 440 kilonewtons (100.000 lbf) de empuje, [14] haciendo que esta ventaja sea menos significativa. Hoy en día, los aviones de pasajeros más grandes ya no necesitan necesariamente cuatro motores.
Los aviones de pasajeros cuatrimotor más grandes se distinguen por tener la mayor capacidad de pasajeros: el Airbus A380 puede transportar hasta 853 pasajeros en una configuración de clase única. [15] Esto les permite satisfacer la demanda en rutas extremadamente transitadas y, cuando están llenas de pasajeros para distribuir el costo, pueden ser muy rentables. [12]
Cuatro motores más pequeños consumen más combustible que dos más grandes, lo que aumenta los costos operativos. Específicamente, el Boeing 747 quadjet consume [ se necesita aclaración ] 2,5 litros (0,66 galones estadounidenses) más de combustible por kilogramo (2,2 libras) de carga útil en comparación con el Boeing 787 twinjet. [16] Dado que el combustible para aviones representa una gran parte de los costes totales, esto hace que los quadjets sean menos atractivos para las aerolíneas y muchas están cambiando su atención hacia tipos de aviones más eficientes. [17]
Cuatro motores también conllevan mayores costes de mantenimiento, ya que cada uno debe someterse a inspecciones y servicios periódicos. Aproximadamente la mitad de los costos de mantenimiento de un avión se derivan del mantenimiento de rutina del motor, por lo que el gasto adicional en el mantenimiento de cuatro motores es significativo. [18]
La capacidad de un avión muy grande para transportar una gran cantidad de pasajeros puede ser un inconveniente cuando los asientos no están llenos. Se trata de una tendencia emergente, sobre todo porque la industria aérea ha estado pasando de un modelo de centro radial a un modelo de punto a punto . [12] En el modelo de centro radial, los pasajeros se trasladan desde puntos periféricos más pequeños y se concentran en centros grandes. Esto introduce la necesidad de aviones de alta capacidad. [19] Por el contrario, el modelo punto a punto transporta pasajeros directamente desde el origen al destino, distribuyéndolos en diferentes rutas y requiriendo menos asientos en el avión de servicio. [19] Especialmente con el reciente [ ¿cuándo? ] Con la aparición de compañías de bajo coste que operan muchos vuelos punto a punto, resulta más difícil llenar los asientos de los aviones más grandes. [12] Por esta razón, las flotas de fuselaje ancho de estas aerolíneas están dominadas por bimotores de menor capacidad y largo alcance, como el A330 y el 787 . [20]
Antes de la era del jet , los aviones de pasajeros funcionaban con motores de pistón . Las fallas de motor eran relativamente comunes, por lo que era importante proporcionar redundancia con cuatro motores para vuelos de larga distancia. [21] Esta necesidad se extendió hasta el comienzo de la era del jet y, combinada con el empuje limitado disponible en los primeros motores a reacción , era más práctico diseñar grandes aviones de pasajeros con cuatro motores. [4] [22] El primer avión a reacción comercial fue el cuatrimotor De Havilland Comet , que voló por primera vez en 1949. [1] Sin embargo, debido a una serie de accidentes fatales por fatiga del metal entre 1953 y 1954, el Comet quedó en tierra. [23] Esto empañó enormemente su reputación y fueron los aviones posteriores los que realmente se beneficiaron de las mejoras posteriores. En 1958, Boeing presentó el 707 y un año después, Douglas lanzó su DC-8 , ambos tipos también con cuatro motores. [24] [25] Ambos tuvieron mucho éxito y al 707 en particular se le atribuye el avance de la Era del Jet. [26] Los grandes aviones de pasajeros florecieron durante este período, operando con frecuencia en rutas tanto nacionales como internacionales. [27]
En la década de 1960 se hizo evidente que tener cuatro motores reducía la eficiencia del combustible. Esto no fue un problema para las rutas de larga distancia que transportaban 300 o más pasajeros durante 8 a 12 horas, lo que permitía una alta relación costo-pasajero-milla. Por otro lado, los modelos grandes de cuatro motores eran menos adecuados para servicios frecuentes de corta distancia, que exigían múltiples despegues y aterrizajes diarios, costaban más combustible y, por lo general, transportaban menos pasajeros por vuelo. Esto impulsó el desarrollo de grandes trijets y twinjets . Debido a las limitaciones en la tecnología de motores, los bimotores de esta época eran pequeños y tenían un alcance relativamente corto. La regla de los 60 minutos de la FAA también les impedía volar a más de 60 minutos de los aeropuertos de desvío debido a su menor redundancia de motores. [28] Los Trijets representaban un compromiso entre eficiencia de combustible y redundancia. En 1969, Boeing lanzó el 747 . Apodado "Jumbo Jet", fue el primer avión de pasajeros de fuselaje ancho , capaz de transportar muchos más pasajeros que cualquier otro avión. [29] Su capacidad y rendimiento eran incomparables, incluso después del lanzamiento de la competencia trijet de fuselaje ancho en la forma del McDonnell Douglas DC-10 y el Lockheed L-1011 TriStar .
Dentro de su propia categoría en la aviación comercial, el avión supersónico Concorde entró en servicio en 1976. [30] Sus cuatro turborreactores Rolls-Royce/Snecma Olympus 593 le permitían volar al doble de la velocidad del sonido. [5] En el momento de su creación se lo consideraba el futuro del transporte aéreo. Sin embargo, en gran parte debido a los altos costos operativos y los problemas de ruido, el Concorde nunca alcanzó el nivel de éxito previsto. [31]
Cuando se presentó el BAe 146 en 1983, era inusual porque era un avión regional cuatrimotor de corto alcance . [32] Su diseño finalmente permitió un funcionamiento más silencioso y capacidades de despegue y aterrizaje cortos . [33]
En la década de 1980, la mayor confiabilidad y la potencia disponible de los motores a reacción permitieron a los bimotores volar de manera segura con un solo motor. Esto impulsó la introducción de clasificaciones ETOPS para los bimotores, lo que les permitió eludir la regla de los 60 minutos y volar en rutas transoceánicas que antes eran atendidas por tipos de cuatro motores. [28] [34] La ventaja de la redundancia que aportaban los cuatro motores ya no era necesaria y ya no podían competir con el menor consumo de combustible y los costes de mantenimiento de los bimotores con motores de mayor potencia. Todos los tipos de cuatro motores, excepto los más grandes, como el Boeing 747, se volvieron antieconómicos y esto llevó al retiro de las antiguas flotas 707 y DC-8 para el servicio de pasajeros. No obstante, Boeing lanzó el 747-400 en 1989, que gozaba de altas capacidades (más de 300 pasajeros) y largo alcance, una combinación aún incomparable con los bimotores de la época, lo que la convertía en la variante del 747 de mayor éxito comercial. [35] Airbus, después de poner fin a las conversaciones de colaboración con McDonnell Douglas , que pasó a producir el trirreactor de largo alcance MD-11 , lanzó el cuatrirreactor A340 en 1993 como un derivado de largo alcance del birreactor A330 , ya que sus variantes iniciales compartían el mismo. fuselaje y ala. [36]
Entre los años 1970 y 1990, los birreactores, trirreactores y cuatrirreactores compartían motores de potencia similar, como cuando el DC-10, el MD-11, el Boeing 767 y el Airbus A300, A310, A330 y el Boeing 747 tenían variantes propulsadas. por el generalizado General Electric CF6 , por lo que en ese momento se necesitaban motores adicionales para mayores capacidades y mayor alcance. Las principales ventajas de tres y cuatro motores se volvieron mucho menos significativas cuando se introdujo el Boeing 777 bimotor en 1995, equipado con el motor General Electric GE90 especialmente diseñado y desarrollado a partir de nuevos avances en la tecnología de turbofan de alto bypass. [37] El 777-200 original tenía capacidad para más de 300 pasajeros, un aumento significativo con respecto a los bimotores existentes como el 767 , que normalmente sólo podía albergar entre 200 y 300 pasajeros. [38] El desarrollo posterior del 777-300ER impulsó la capacidad de pasajeros a poco menos de 400, acercándose al 747 y reemplazando al A340 , siendo más eficiente e incurriendo en menores costos de mantenimiento del motor. Airbus, que no tuvo mucho éxito con las variantes actualizadas del A340-500/600 propulsadas por el Rolls-Royce Trent 500 , optó por el nuevo A350XWB para competir contra el 777 y el próximo 787 Dreamliner .
A principios de la década de 2000, la única ventaja que les quedaba a los modelos más grandes era su capacidad para transportar más pasajeros que los bimotores más grandes. En los años posteriores a los ataques del 11 de septiembre , el aumento de los precios del combustible y la caída de la industria de la aviación aumentaron la necesidad de minimizar los costos y gastos operativos. La producción de la variante de pasajeros 747-400 cesó en 2005 y las entregas del A340 se redujeron a 11 por año, ya que se enfrentaron a la competencia de bimotores más eficientes y de capacidad comparable. [39] [40]
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El uso de cuatro motores se fortaleció en 2005 cuando Airbus presentó el A380 , actualmente el avión de pasajeros más grande del mundo. [41] Fue diseñado para rutas con una demanda muy alta, y normalmente tiene capacidad para 575 pasajeros en dos cubiertas de longitud completa. Sin embargo, hasta 2018, Airbus solo ha cumplido una cuarta parte de su cifra inicial proyectada de 1.200 ventas en dos décadas. [42] Esto puede atribuirse a una tendencia moderna hacia viajes de punto a punto utilizando birreactores más pequeños pero altamente eficientes, como el Airbus A350 y el Boeing 787 , en contraposición a un modelo de centro de radios que favorece aviones masivos como el A380. [12] El mayor operador del A380, Emirates , se beneficia de su flota porque su centro principal está situado en el Aeropuerto Internacional de Dubai , donde muchas rutas de larga distancia tienen sus escalas. Esto facilita que Emirates llene los asientos de sus A380. [12] Después de que Emirates redujera su último pedido en febrero de 2019, Airbus anunció que la producción del A380 finalizaría en 2021.
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A medida que la potencia de los motores siguió creciendo y las demandas de capacidad disminuyeron, los aviones birreactores como el Boeing 787 Dreamliner y el Airbus A350 XWB se comieron los mercados que tradicionalmente exigían cuatro motores.
En respuesta al A380, Boeing presentó el 747-8 en 2011 como sucesor del 747-400. [43] La variante de pasajeros 747-8I solo ha recibido 50 pedidos a partir de 2018 [actualizar], mientras que la variante de carga 747-8F ha tenido más éxito con más de 100 pedidos. [44] A partir de 2018, [actualizar]el 747-8F no tiene rival en alcance y carga útil, [45] lo que lo convierte en una opción para los transportistas de carga.
Después de que el Airbus A380 terminó la producción, el Boeing 747 también detuvo la producción y la última entrega tuvo lugar el 31 de enero de 2023; [46] lo que significa que ya no se producían aviones de pasajeros de dos pisos. Boeing atribuyó el retiro de sus flotas 747 al efecto de la pandemia de COVID-19. [47]