Un modelo de avión es un modelo físico de un avión existente o imaginado , y se construye generalmente para exhibición, investigación o entretenimiento. Los modelos de aviones se dividen en dos grupos básicos: voladores y no voladores. Los modelos no voladores también se denominan modelos estáticos, de exhibición o de estantería.
Los fabricantes de aeronaves y los investigadores realizan modelos en túneles de viento para probar las propiedades aerodinámicas, para la investigación básica o para el desarrollo de nuevos diseños. A veces, solo se modela una parte de la aeronave.
Los modelos estáticos van desde juguetes fabricados en serie en metal blanco o plástico hasta modelos de gran precisión y detalle producidos para exhibirlos en museos y que requieren miles de horas de trabajo. Muchos están disponibles en kits, generalmente hechos de poliestireno o resina moldeados por inyección .
Los modelos voladores varían desde simples planeadores de juguete hechos de hojas de papel, balsa , cartulina o poliestireno expandido hasta modelos a escala motorizados construidos con balsa, palos de bambú , plástico (incluidos poliestireno moldeado o en láminas y poliestireno expandido ), metal, resina sintética , ya sea solo o con fibra de carbono o fibra de vidrio , y revestidos con papel de seda , mylar y otros materiales. Algunos pueden ser grandes, especialmente cuando se usan para investigar las propiedades de vuelo de una aeronave a escala real propuesta.
Los modelos se fabrican para ensayos de investigación en túneles de viento y en vuelo libre y pueden tener componentes que se pueden intercambiar para comparar distintos ajustes y configuraciones, o tener características como controles que se pueden reposicionar para reflejar distintas configuraciones en vuelo. También suelen estar equipados con sensores para mediciones puntuales y suelen estar montados sobre una estructura que garantiza la alineación correcta con el flujo de aire y que proporciona mediciones adicionales. Para la investigación en túneles de viento, a veces es necesario solo fabricar una parte de la aeronave propuesta.
También se construyen modelos de ingeniería estáticos a escala real para el desarrollo de la producción, a menudo hechos de materiales diferentes a los del diseño propuesto. Nuevamente, a menudo solo se modela una parte de la aeronave.
Los modelos estáticos de aviones no pueden volar y se utilizan para exhibiciones, educación y en túneles de viento para recopilar datos para el diseño de aviones a escala real. Se pueden construir utilizando cualquier material adecuado, que a menudo incluye plástico, madera, metal, papel y fibra de vidrio, y se pueden construir a una escala específica, de modo que el tamaño del original se pueda comparar con el de otros aviones. Los modelos pueden venir terminados o pueden requerir pintura o ensamblaje, con pegamento, tornillos o enganchándolos, o ambos.
Muchas de las aerolíneas del mundo permiten que se hagan modelos de sus aviones con fines publicitarios. Las aerolíneas solían encargar modelos a gran escala de sus aviones para entregárselos a las agencias de viajes como artículo promocional. Los modelos de aviones de escritorio se pueden regalar a funcionarios de aeropuertos, aerolíneas y gobiernos para promocionar una aerolínea o celebrar una nueva ruta o un logro. [1]
Los modelos de aviones estáticos están disponibles comercialmente principalmente en una variedad de escalas, desde la escala 1:18 hasta la escala 1:1250 . Los kits de modelos de plástico que requieren ensamblaje y pintura están disponibles principalmente en escala 1:144 , 1:72 , 1:48 , 1:32 y 1:24 . Los modelos de metal fundido a presión (preensamblados y pintados de fábrica) están disponibles en escalas que van desde 1:48 hasta 1:600 .
Las escalas no son aleatorias, sino que generalmente se basan en divisiones del sistema imperial o del sistema métrico . Por ejemplo, la escala 1:48 es de 1/4" a 1 pie (o de 1" a 4 pies) y 1:72 es de 1" a 6 pies, mientras que en escalas métricas como 1:100, 1 centímetro equivale a 1 metro. La escala 1:72 se introdujo con los kits de aviones modelo de madera y metal de Skybirds en 1932 y fueron seguidos de cerca por Frog , que utilizó la misma escala a partir de 1936 con su marca " Frog Penguin ". 1:72 se popularizó en los EE. UU. durante la Segunda Guerra Mundial por el Departamento de Guerra de los EE. UU. después de que solicitó modelos de aviones monomotor comúnmente encontrados a esa escala y aviones multimotor en escala 1:144. Esperaban mejorar las habilidades de reconocimiento de aeronaves y estas escalas eran un compromiso entre tamaño y detalle. Después de la Segunda Guerra Mundial, los fabricantes continuaron con estas escalas, sin embargo, también se agregan kits en otras divisiones del sistema imperial. 1:50 y 1:100 son comunes en Japón y Francia, que ambos usan Métrico. Los modelos promocionales para aerolíneas se producen en escalas que van desde 1:200 hasta 1:1200.
Algunos fabricantes fabricaron aviones a escala 1:18 para que pudieran utilizarse con coches de la misma escala. Los modelos de aviones, vehículos militares , figuras , coches y trenes tienen diferentes escalas comunes, pero hay algunas superposiciones. Hay una cantidad sustancial de duplicaciones de temas más famosos en diferentes escalas, lo que puede resultar útil para dioramas de caja con perspectiva forzada .
Los modelos más antiguos a menudo no se ajustaban a una escala establecida, ya que estaban dimensionados para encajar en la caja y se los denominaba "de escala de caja".
La forma más común de fabricación de kits es el poliestireno moldeado por inyección , formado en formas de acero. Los gránulos de plástico se calientan hasta convertirse en líquido y se introducen en el molde a alta presión a través de árboles que sostienen todas las piezas y garantizan que el plástico fluya a cada parte del molde. Esto permite un mayor grado de automatización que otros procesos de fabricación, pero los moldes requieren grandes tiradas de producción para cubrir el coste de su fabricación. Hoy en día, esto se lleva a cabo principalmente en Asia y Europa del Este. Es posible realizar tiradas más pequeñas con moldes de cobre, y algunas empresas utilizan moldes de resina o caucho, pero si bien el coste del molde es menor, la durabilidad también es menor y los costes de mano de obra pueden ser mucho más altos.
Los kits de resina se fabrican en formas similares a las utilizadas para los kits de plástico de tiradas limitadas, pero estos moldes no suelen ser tan duraderos, lo que los limita a tiradas de producción más pequeñas y los precios del producto terminado son más altos.
El moldeado al vacío es otra alternativa común, pero requiere más habilidad y los detalles deben ser proporcionados por el modelista. Hay un puñado de kits de metal fotograbado que permiten un alto nivel de detalle y no son capaces de reproducir curvas compuestas.
También se pueden hacer modelos a escala con papel o cartulina. Los modelos comerciales son impresos principalmente por editoriales de Alemania o Europa del Este, pero también se pueden distribuir a través de Internet, algunos de los cuales se ofrecen de forma gratuita.
Desde la Primera Guerra Mundial hasta la década de 1950, los modelos de aviones estáticos también se construyeron con bambú ligero o madera de balsa y se cubrieron con papel de seda de la misma manera que los modelos voladores. Este era un proceso que requería mucho tiempo y que reflejaba la construcción real de los aviones hasta el comienzo de la Segunda Guerra Mundial . Muchos fabricantes de modelos creaban modelos a partir de dibujos de los aviones reales. [2]
Los modelos de sobremesa listos para usar incluyen aquellos producidos en fibra de vidrio para agencias de viajes y fabricantes de aviones, así como modelos coleccionables hechos de metal fundido a presión, caoba, resina y plástico.
Las fibras de carbono y de vidrio se han vuelto cada vez más comunes en los modelos de aviones. En los helicópteros, los armazones principales y las palas del rotor suelen estar hechos de fibra de carbono, al igual que las costillas y los largueros en las alas de los aviones de ala fija.
El aeromodelismo es la construcción y operación de modelos de aviones voladores. Algunos modelos voladores se parecen a versiones reducidas de aviones a escala real, mientras que otros se construyen sin intención de parecerse a aviones reales. También hay modelos de pájaros, murciélagos y pterosaurios (normalmente ornitópteros ). El tamaño reducido afecta al número de Reynolds del modelo , que determina cómo reacciona el aire al pasar por el modelo y, en comparación con un avión de tamaño real, el tamaño de las superficies de control necesarias, la estabilidad y la eficacia de las secciones específicas del perfil aerodinámico pueden diferir considerablemente, lo que requiere cambios en el diseño.
Los modelos de aviones voladores generalmente se controlan a través de uno de tres métodos
La construcción de modelos voladores puede diferir de la de modelos estáticos, ya que tanto el peso como la resistencia son consideraciones importantes.
Los modelos voladores toman prestadas técnicas de construcción de los aviones de tamaño real, aunque el uso de metal es limitado. Estas pueden consistir en formar un marco usando tablones delgados de una madera ligera como la balsa para duplicar los armazones , largueros , largueros y costillas de un avión de tamaño real antiguo, o, en modelos más grandes (generalmente motorizados) donde el peso es un factor menos importante, se pueden emplear láminas de madera, poliestireno expandido y chapas de madera . Luego se le da una superficie lisa y sellada, generalmente con un lubricante para aviones . Para los modelos ligeros, se usa papel de seda. Para los modelos más grandes (generalmente motorizados y controlados por radio) se aplican películas de plástico termoendurecibles o termorretráctiles o telas sintéticas termorretráctiles al modelo. La cubierta de microfilm se usa para los modelos más livianos y se hace extendiendo unas gotas de laca sobre varios pies cuadrados de agua y levantando un bucle de alambre a través de él, lo que crea una película de plástico delgada. Los modelos voladores se pueden ensamblar a partir de kits, construir a partir de planos o hacer completamente desde cero. Un kit contiene la materia prima necesaria, normalmente piezas de madera troqueladas o cortadas con láser, algunas piezas moldeadas, planos, instrucciones de montaje y puede haber sido probado en vuelo. Los planos están pensados para los modelistas más experimentados, ya que el constructor debe fabricar o encontrar los materiales por sí mismo. Los constructores desde cero pueden dibujar sus propios planos y conseguir todos los materiales por sí mismos. Cualquier método puede requerir mucha mano de obra, según el modelo en cuestión.
Para aumentar la accesibilidad de este hobby, algunos vendedores ofrecen modelos Almost Ready to Fly (ARF) que minimizan las habilidades requeridas y reducen el tiempo de construcción a menos de 4 horas, en comparación con las 10 a 40 o más horas que requiere un kit tradicional. También se encuentran disponibles aviones de radiocontrol Ready To Fly (RTF), sin embargo, la construcción de modelos sigue siendo parte integral del hobby para muchos. Para un enfoque más masivo, los modelos de espuma, moldeados por inyección a partir de espuma liviana (a veces reforzada), han hecho que el vuelo en interiores sea más accesible y muchos requieren poco más que colocar el ala y el tren de aterrizaje.
Los planeadores no tienen un motor acoplado . Los planeadores de modelos para exteriores más grandes suelen ser planeadores controlados por radio y se mueven a mano contra el viento mediante una cuerda unida a un gancho debajo del fuselaje con un anillo, de modo que la cuerda cae cuando el modelo está en lo alto. Otros métodos incluyen el lanzamiento con catapulta, utilizando una cuerda elástica elástica . El estilo más nuevo de lanzamiento manual con la punta del ala en forma de "disco" ha reemplazado en gran medida al anterior tipo de lanzamiento en forma de "jabalina". También se utilizan cabrestantes eléctricos en tierra, remolque manual y remolque en altura utilizando una segunda aeronave con motor.
Los planeadores mantienen el vuelo mediante la explotación del viento en el entorno. Una colina o pendiente a menudo produce corrientes ascendentes de aire que sostienen el vuelo de un planeador. Esto se llama vuelo en pendiente , y los planeadores controlados por radio pueden permanecer en el aire mientras se mantenga la corriente ascendente. Otro medio para alcanzar altura en un planeador es la explotación de las corrientes térmicas , que son columnas de aire cálido ascendente creadas por las diferencias de temperatura en el suelo, como entre un estacionamiento de asfalto y un lago. El aire caliente se eleva, arrastrando al planeador con él. Al igual que con un avión a motor, la sustentación se obtiene por la acción de las alas a medida que el avión se mueve a través del aire, pero en un planeador, la altura se gana volando a través del aire que se eleva más rápido de lo que se hunde el avión.
Los planeadores móviles son aeromodelos ligeros que vuelan en la corriente ascendente que genera el piloto que los sigue de cerca. En otras palabras, el planeador se desplaza en pendiente en la corriente ascendente del piloto en movimiento (véase también Vuelo en pendiente controlable ).
Los modelos con motor contienen un motor incorporado , un mecanismo que impulsa la propulsión de la aeronave a través del aire. Los motores eléctricos y los motores de combustión interna son los sistemas de propulsión más comunes, pero otros tipos incluyen cohetes , turbinas pequeñas , pulsorreactores , gas comprimido y dispositivos de banda elástica tensada (retorcida).
El método más antiguo para propulsar modelos de vuelo libre es el motor elástico (o motor extensible) de Alphonse Pénaud de 1871, que consiste básicamente en una banda de goma larga que se retuerce para añadir tensión antes del vuelo. Es el motor más utilizado y se encuentra en todo tipo de modelos, desde juguetes para niños hasta modelos de competición. El elástico ofrece simplicidad y durabilidad, pero tiene un tiempo de funcionamiento corto, y el alto par inicial de un motor completamente enrollado cae bruscamente antes de estabilizarse en una salida constante, hasta que las últimas vueltas se desenrollan y la potencia cae por completo. Usarlo de manera eficiente es uno de los desafíos del vuelo libre competitivo con goma, y las hélices de paso variable, la incidencia diferencial del ala y el plano de cola y los ajustes del timón, controlados por temporizadores, pueden ayudar a controlar el par. También suele haber restricciones de peso del motor en las clases de competición. Aun así, los modelos han logrado vuelos de casi 1 hora. [4] [5]
El gas comprimido almacenado, normalmente dióxido de carbono (CO2 ) , puede impulsar modelos sencillos de forma similar a llenar un globo y luego soltarlo. El CO2 comprimido también se puede utilizar para impulsar un motor de expansión que haga girar una hélice . Estos motores pueden incorporar controles de velocidad y múltiples cilindros, y son capaces de impulsar aviones de radiocontrol a escala ligera . Gasparin y Modela son dos fabricantes recientes de motores de CO2 . El CO2 , al igual que el caucho, se conoce como energía "fría" porque no genera calor.
El vapor es incluso más antiguo que el caucho y, al igual que éste, contribuyó mucho a la historia de la aviación , pero ahora rara vez se utiliza. En 1848, John Stringfellow voló un modelo propulsado por vapor en Chard, Somerset , Inglaterra . Samuel Pierpont Langley construyó modelos propulsados por vapor y por combustión interna que hicieron vuelos largos [ cuantificar ] .
El barón Sir George Cayley construyó y voló motores de aviones a escala alimentados con pólvora y con combustión interna y externa en 1807, 1819 y 1850. Estos motores no tenían manivela y funcionaban con aletas similares a las de un ornitóptero en lugar de una hélice. Cayley especuló que el combustible podría ser demasiado peligroso para los aviones tripulados.
Para los modelos más grandes y pesados, el motor más popular es el motor de bujía incandescente . Los motores de bujía incandescente se alimentan con una mezcla de metanol de combustión lenta , nitrometano y lubricante ( aceite de ricino o aceite sintético ), que se vende premezclado como combustible incandescente. Los motores de bujía incandescente requieren un mecanismo de arranque externo; la bujía incandescente debe calentarse hasta que esté lo suficientemente caliente como para encender el combustible para arrancar. Los cilindros alternativos aplican par a un cigüeñal giratorio , que es la principal salida de potencia del motor. Se pierde algo de potencia al convertir el movimiento lineal en rotatorio y en calor perdido y combustible no quemado, por lo que la eficiencia es baja.
Se clasifican según la cilindrada del motor y varían de 0,01 pulgadas cúbicas (0,16 cc) a más de 1,0 pulgadas cúbicas (16 cc). Los motores más pequeños pueden hacer girar una hélice de 3,5 pulgadas (8,9 cm) a más de 30 000 rpm, mientras que los motores más grandes giran a entre 10 000 y 14 000 rpm.
Los motores de incandescencia más simples utilizan el ciclo de dos tiempos . Estos motores son económicos y ofrecen la mayor relación potencia-peso de todos los motores de incandescencia, pero son ruidosos y requieren silenciadores de cámara de expansión sustanciales , que pueden ajustarse . Los motores de incandescencia de ciclo de cuatro tiempos , ya sea que utilicen válvulas de asiento o, más raramente, válvulas rotativas , son más eficientes en términos de combustible, pero entregan menos potencia que los motores de dos tiempos similares. La potencia que entregan es más adecuada para hacer girar hélices de mayor diámetro para fuselajes más livianos y de mayor resistencia, como los de los biplanos . Los motores de cuatro tiempos ahora son populares porque son más silenciosos que los motores de dos tiempos y están disponibles en configuraciones de motor radial y de dos cilindros opuestos horizontalmente . Las variaciones incluyen motores con múltiples cilindros, funcionamiento con gasolina de encendido por chispa, funcionamiento con diésel carburado y motores de relación de compresión variable. Los diésel son los preferidos por su resistencia y tienen un par mayor, y para una capacidad dada, pueden "hacer girar" una hélice más grande que un motor de incandescencia. La fabricación casera de motores para aeromodelismo es un pasatiempo en sí mismo.
Los primeros modelos de aviones de tipo "jet" utilizaban un ventilador conducido con hélice de múltiples palas , dentro de conductos, generalmente en el fuselaje. Los ventiladores generalmente eran accionados por motores de dos tiempos a altas RPM. Por lo general, tenían desplazamientos de 0,40 a 0,90 pulgadas cúbicas (6,6 a 14,7 cc), pero algunos eran tan pequeños como 0,049 pulgadas cúbicas (0,80 cc). Este diseño de ventilador en tubo se ha adoptado con éxito para los aviones a reacción de propulsión eléctrica, mientras que los aviones con ventilador conducido propulsados por motores incandescentes son ahora poco comunes. Los pequeños motores de turbina a reacción se utilizan ahora en modelos de aficionados que se parecen a versiones simplificadas de los motores turborreactores que se encuentran en los aviones comerciales, pero no están reducidos a escala, ya que entran en juego los números de Reynolds. La primera turbina desarrollada por aficionados se desarrolló y voló en la década de 1980, pero recientemente se han puesto fácilmente a disposición ejemplos comerciales. Las turbinas requieren un diseño especializado y una fabricación de precisión, y algunas se han construido a partir de unidades de turbocompresor de motores de automóviles. Poseer u operar un avión propulsado por turbinas es prohibitivamente caro y muchos clubes nacionales (como la Academia de Aeronáutica Modelo de los EE. UU .) requieren que los miembros estén certificados para usarlos de manera segura. [6] También se han utilizado motores Pulsejet tipo bomba voladora V-1 , ya que ofrecen más empuje en un paquete más pequeño que un motor incandescente tradicional, pero no se usan ampliamente debido a los niveles de ruido extremadamente altos que producen y son ilegales en algunos países.
Los motores de cohetes se utilizan a veces para impulsar planeadores y veleros. El primer motor de cohete construido específicamente para este fin se remonta a la década de 1950, con la introducción del motor Jetex , que utilizaba pastillas de combustible sólido, encendidas por una mecha, en una carcasa reutilizable. Los pilotos también pueden utilizar ahora motores de cohetes de un solo uso para proporcionar una breve ráfaga de potencia de menos de 10 segundos. Las restricciones gubernamentales en algunos países hicieron que la propulsión con cohetes fuera poco común, pero estos se estaban suavizando en muchos lugares y su uso se estaba expandiendo; sin embargo, una reclasificación de "dispositivos productores de humo" a "fuegos artificiales" ha hecho que sea difícil obtenerlos nuevamente.
Los modelos eléctricos utilizan un motor eléctrico alimentado por una fuente de electricidad, generalmente una batería . La energía eléctrica comenzó a usarse en modelos en la década de 1970, pero el costo retrasó su uso generalizado hasta principios de la década de 1990, cuando se dispuso de tecnologías de batería más eficientes y motores sin escobillas , mientras que los costos de los motores, las baterías y los sistemas de control cayeron drásticamente. La energía eléctrica ahora predominaba con los modelos Park-Flyer y 3D-Flyer , que son pequeños y livianos, donde la energía eléctrica ofrece mayor eficiencia y confiabilidad, menos mantenimiento y suciedad, vuelo más silencioso y respuesta del acelerador casi instantánea en comparación con los motores de combustión interna.
Los primeros modelos eléctricos utilizaban motores de corriente continua con escobillas y pilas recargables de níquel-cadmio (NiCad) que proporcionaban tiempos de vuelo de entre 5 y 10 minutos, mientras que un motor incandescente comparable proporcionaba el doble de tiempo de vuelo. Los sistemas eléctricos posteriores utilizaban motores de corriente continua sin escobillas más eficientes y baterías de níquel-hidruro metálico (NiMh) de mayor capacidad , lo que producía tiempos de vuelo considerablemente mejorados. Las baterías de polímero de cobalto y litio (LiPoly o LiPo) permiten tiempos de vuelo eléctricos que superan los de los motores incandescentes, mientras que las baterías de fosfato de hierro y litio sin cobalto, más resistentes y duraderas, también se están volviendo populares. La energía solar también se ha vuelto práctica para los aficionados a la radiocontrol, y en junio de 2005 se estableció un récord de vuelo de 48 horas y 16 minutos en California. Ahora es posible alimentar la mayoría de los modelos de menos de 20 libras (9,1 kg) con energía eléctrica por un costo equivalente o inferior al de las fuentes de energía tradicionales.
Los últimos avances han dado lugar al uso de motores trifásicos sin escobillas en la aviación a escala. Los motores sin escobillas son más potentes y ofrecen un mayor par y eficiencia. El diseño de los motores sin escobillas también implica una menor fricción interna, ya que no es necesario que las escobillas estén en contacto con ninguna pieza giratoria. Este aumento de la eficiencia se traduce en tiempos de vuelo más prolongados. [7]
La mayoría de los modelos de aviones a motor, incluidos los modelos eléctricos, de combustión interna y de bandas elásticas, generan empuje haciendo girar una hélice. La hélice es el dispositivo más utilizado. Las hélices generan empuje debido a la sustentación generada por las secciones de las palas en forma de alas, que empujan el aire hacia atrás.
Una hélice de gran diámetro y paso bajo ofrece mayor empuje y aceleración a baja velocidad aerodinámica, mientras que una hélice de diámetro pequeño y paso más alto sacrifica aceleración a cambio de velocidades máximas más altas. El constructor puede elegir entre una selección de hélices para que coincidan con el modelo, pero una hélice que no coincida puede comprometer el rendimiento y, si es demasiado pesada, provocar un desgaste excesivo en el motor. Las hélices de los aeromodelos suelen especificarse como diámetro × paso, en pulgadas. Por ejemplo, una hélice de 5 x 3 tiene un diámetro de 5 pulgadas (130 mm) y un paso de 3 pulgadas (76 mm). El paso es la distancia que avanzaría la hélice si girara una revolución en un medio sólido. Las hélices de dos y tres palas son las más comunes.
Se utilizan tres métodos para transferir energía a la hélice:
Los ventiladores entubados son hélices de múltiples palas encerradas en un conducto o tubo cilíndrico que puede parecerse y caber en el mismo espacio que un motor a reacción . Están disponibles tanto para motores eléctricos como de combustible líquido, aunque se han vuelto comunes con las recientes mejoras en la tecnología de vuelo eléctrico. Un modelo de avión ahora puede equiparse con cuatro ventiladores entubados eléctricos por menos del costo de una sola turbina a reacción, lo que permite un modelado asequible de aviones multimotor. En comparación con una hélice sin conducto, un ventilador entubado genera más empuje para la misma área y se han registrado velocidades de hasta 200 mph (320 km/h) con aviones de ventilador entubado propulsados eléctricamente, en gran parte debido a las mayores RPM posibles con las hélices de ventilador entubado. Los ventiladores entubados son populares en los modelos a escala de aviones a reacción, donde imitan la apariencia de los motores a reacción, pero también se encuentran en modelos no a escala y deportivos, e incluso en volantes 3D livianos.
En los ornitópteros, el movimiento de la estructura del ala imita el aleteo de las aves vivas , produciendo tanto empuje como sustentación .
La Federación Aeronáutica Internacional (FAI) organiza competiciones mundiales en las siguientes clases:
La Wakefield Gold Challenge Cup es una competición internacional de modelismo que lleva el nombre del donante, Lord Wakefield . El evento se celebró por primera vez el 5 de julio de 1911 en el Crystal Palace de Inglaterra. Hubo concursos en 1912, 1913 y 1914. No se volvió a celebrar ningún concurso hasta 1927, cuando la Society of Model Aeronautical Engineers (SMAE) se puso en contacto con Lord Wakefield para obtener un nuevo trofeo de plata más grande para la competición internacional. Este trofeo es la actual Wakefield International Cup y se entregó por primera vez en 1928. La SMAE organizó las competiciones internacionales hasta 1951, cuando la FAI se hizo cargo, y desde entonces se ha convertido en el premio para la categoría de potencia de goma en los Campeonatos Mundiales de Vuelo Libre de la FAI. Las clases de vuelo libre (F1) de la FAI incluyen:
También conocido como U-Control en los EE. UU., fue desarrollado por el difunto Jim Walker, quien, a menudo, para exhibirlo, volaba con tres modelos a la vez. Normalmente, el modelo se hace volar en círculo y lo controla un piloto en el centro que sostiene un mango conectado a dos cables de acero delgados. Los cables se conectan a través de la punta del ala interior del avión a un mecanismo que traduce el movimiento del mango al elevador del avión, lo que permite realizar maniobras a lo largo del eje de cabeceo del avión. El piloto gira para seguir al modelo que gira, la convención es hacerlo en sentido contrario a las agujas del reloj para un vuelo nivelado y vertical.
En el sistema de línea de control convencional, se requiere tensión en las líneas para proporcionar control. La tensión de la línea se mantiene en gran medida por la fuerza centrífuga . Para aumentar la tensión de la línea, los modelos pueden construirse o ajustarse de varias maneras. El desplazamiento del timón y la vectorización del empuje (inclinando el motor hacia el exterior) hacen que el modelo gire hacia afuera. La posición en la que las líneas salen del ala puede compensar la tendencia de la resistencia aerodinámica de las líneas a hacer que el modelo gire hacia adentro. El peso en el ala exterior, un ala interior que es más larga o tiene más sustentación que el ala exterior (o incluso ninguna ala exterior en absoluto) y el torque de una hélice que gira hacia la izquierda (o que vuela en el sentido de las agujas del reloj) tienden a hacer que el modelo gire hacia el exterior. Los pesos de la punta del ala, el torque de la hélice y la vectorización del empuje son más efectivos cuando el modelo va lentamente, mientras que el desplazamiento del timón y otros efectos aerodinámicos tienen más influencia en un modelo que se mueve rápido.
Desde su introducción, el vuelo en línea de control se ha convertido en un deporte de competición. Existen categorías de competición para los modelos de línea de control, entre las que se incluyen velocidad, acrobacias (también conocidas como acrobacias), carreras, portaaviones de la Armada, reventones de globos, escala y combate. Existen variaciones de las pruebas básicas, incluidas las divisiones por tamaño y tipo de motor, categorías de habilidad y antigüedad del diseño del modelo.
Los eventos se originaron principalmente en los Estados Unidos y luego se adaptaron para su uso internacional. Las reglas para la competencia estadounidense están disponibles en la Academy of Model Aeronautics. Las reglas internacionales están definidas por la Fédération Aéronautique Internationale (FAI). Los Campeonatos Mundiales se llevan a cabo semestralmente en todo el mundo, el más reciente en 2008 en Francia, con una lista limitada de eventos: variedades especiales de Carreras (F2C o "Carrera por Equipos"), Combate (F2D) y Velocidad (F2A), todas limitadas a motores de 0,15 pulgadas cúbicas (2,5 cc), y Stunt (F2b), que es esencialmente ilimitada en cuanto a diseño y tamaño.
CIAM (Comisión de Aeromodelismo de la FAI) diseñó estas clases para la categoría de Línea de Control F2:
La clase internacional de carreras se denomina F2C (F2 = Control-line, C = racing) o Team Race. Un piloto y un mecánico compiten en equipo para volar modelos de carreras a escala pequeña de 370 g (13 oz) y 65 cm (26 in) de envergadura sobre una superficie de asfalto o de hormigón. Las líneas tienen una longitud de 15,92 m (52,2 ft).
Tres pilotos, más equipos de mecánicos, compiten simultáneamente en el mismo círculo y el objetivo es terminar el recorrido determinado lo más rápido posible. El tamaño del tanque está limitado a 7 cc (0,43 pulgadas cúbicas), lo que requiere 2 o 3 paradas en boxes para repostar durante la carrera.
El mecánico se sitúa en un área de boxes fuera del círculo de vuelo marcado. Se pone en marcha el motor y se suelta el modelo al oír la señal de salida. Para repostar, el piloto acciona un cierre de combustible mediante un rápido movimiento del elevador hacia abajo después del número de vueltas planificado para que el modelo pueda acercarse al mecánico a la velocidad óptima, de unos 50 km/h (31 mph). El mecánico agarra al modelo por el ala, llena el depósito con una lata presurizada mediante una manguera y una válvula de dedo y, a continuación, vuelve a arrancar el motor haciendo girar la hélice con el dedo. Una parada en boxes suele durar menos de tres segundos.
El recorrido es de 10 km (6,2 mi) y consta de 100 vueltas. La velocidad de vuelo ronda los 200 km/h (120 mph), lo que significa que los pilotos dan una vuelta en aproximadamente 1,8 segundos. La fuerza centrífuga ejerce una fuerza de tracción de 85 N (19 lbf). Un modelo que adelanta se dirige por encima de las cabezas de los pilotos de modelos más lentos que compiten entre sí.
Después de dos rondas de eliminatorias, los 6, 9 o 12 equipos más rápidos pasan a dos rondas semifinales, y los tres equipos más rápidos en las semifinales pasan a la final, que se disputa en pista doble. Se utilizan motores diésel de encendido por compresión de dos tiempos y un solo cilindro diseñados para este propósito de hasta 2,5 cc (0,15 pulgadas cúbicas). A nivel de campeonato mundial es habitual que los competidores diseñen y construyan sus propios motores. La potencia de salida se acerca a los 0,8 CV (0,60 kW) a 25.000 rpm.
CLASE F2D - Modelo de avión de combate de línea de control - Dos pilotos compiten, con cuatro mecánicos en el foso. Los aviones son ligeros y cortos para maniobrar rápidamente en el aire. Cada uno tiene una serpentina de papel crepé de 8 pies 2 pulgadas (2,5 m) unida a la parte trasera del avión con una cuerda de 3 m (9,8 pies). Cada piloto ataca solo la serpentina del otro avión, para intentar cortarla con su hélice o ala. Cada corte suma 100 puntos. Cada segundo que el modelo está en el aire suma un punto y la competencia dura 4 minutos desde la señal de salida. A las velocidades de casi 120 mph (200 km/h) de la aeronave, los errores a menudo provocan daños por choque, por lo que se permiten dos aviones para cada competencia. Los mecánicos están preparados para choques y rápidamente ponen en marcha el segundo avión y transfieren la serpentina al modelo de reserva antes de lanzarlo. La acción es tan rápida que un observador puede pasar por alto los cortes de las serpentinas. Una segunda derrota elimina a un competidor y el último piloto que sigue volando gana. [9]
El comportamiento de vuelo de un avión depende de la escala en la que está construido, de la densidad del aire y de la velocidad de vuelo.
A velocidades subsónicas, la relación entre estos valores se expresa mediante el número de Reynolds . Cuando se vuelan dos modelos a diferentes escalas con el mismo número de Reynolds, el flujo de aire es similar. Cuando los números de Reynolds difieren, como por ejemplo un modelo a pequeña escala que vuela a menor velocidad que la nave de tamaño real, las características del flujo de aire pueden diferir significativamente. Esto puede hacer que un modelo a escala exacta no pueda volar y que el modelo deba modificarse de alguna manera. Por ejemplo, con números de Reynolds bajos, un modelo a escala que vuela generalmente requiere una hélice de mayor tamaño que la escala.
La maniobrabilidad depende de la escala, y la estabilidad también adquiere mayor importancia. El par de control es proporcional a la longitud del brazo de palanca, mientras que la inercia angular es proporcional al cuadrado del brazo de palanca, por lo que cuanto menor sea la escala, más rápidamente girará una aeronave u otro vehículo en respuesta a las entradas de control o a fuerzas externas.
Una consecuencia de esto es que los modelos en general requieren estabilidad longitudinal y direccional adicional , resistiendo cambios repentinos en cabeceo y guiñada. Si bien puede ser posible que un piloto responda lo suficientemente rápido como para controlar una aeronave inestable, un modelo a escala de radiocontrol de la misma aeronave solo podría volar con ajustes de diseño, como superficies de cola aumentadas y diedro del ala para estabilidad, o con aviónica que proporcione estabilidad artificial. Los modelos de vuelo libre deben tener estabilidad estática y dinámica. La estabilidad estática es la resistencia a los cambios repentinos de cabeceo y guiñada ya descritos, y generalmente la proporcionan las superficies de cola horizontal y vertical respectivamente, y un centro de gravedad adelantado. La estabilidad dinámica es la capacidad de volver al vuelo recto y nivelado sin ninguna entrada de control. Los tres modos de inestabilidad dinámica son oscilación de cabeceo ( fugoide ), espiral y balanceo holandés . Una aeronave con una cola horizontal demasiado grande en un fuselaje demasiado corto puede tener una inestabilidad fugoide con ascensos y descensos crecientes. Con los modelos de vuelo libre, esto generalmente resulta en una pérdida o un bucle al final del ascenso inicial. Un diedro o un arco insuficientes generalmente provocan un giro en espiral cada vez mayor. Un diedro o un arco excesivos generalmente provocan un giro holandés. Todo esto depende de la escala, así como de los detalles de la forma y la distribución del peso. Por ejemplo, el planeador de papel que se muestra aquí es un ganador del concurso cuando está hecho de una hoja pequeña de papel, pero se mueve de un lado a otro en el giro holandés cuando se aumenta incluso un poco la escala.
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