.jpg/1280px-OAM_Aerostat_TARS_Deming_New_Mexico_(16715553462).jpg)
Un aerostato (del griego antiguo ἀήρ ( aḗr ) 'aire' y στατός ( statós ) 'de pie', vía francés) es un avión más ligero que el aire que gana sustentación mediante el uso de un gas flotante . Los aerostatos incluyen globos sin motor y dirigibles con motor . Un globo puede volar libremente o estar atado . La densidad promedio de la nave es menor que la densidad del aire atmosférico, porque su componente principal son una o más bolsas de gas, una piel liviana que contiene un gas de elevación (que podría ser aire caliente o cualquier gas de menor densidad que el aire) para proporcionar flotabilidad. , al que se fijan otros componentes, como una góndola que contiene equipos o personas. [1] [2] Especialmente en los dirigibles, las bolsas de gas suelen estar protegidas por una envoltura exterior.
Los aerostatos se llaman así porque utilizan sustentación aerostática , que es una fuerza de flotación que no requiere movimiento a través de la masa de aire circundante, lo que resulta en capacidad VTOL . Esto contrasta con los aerodinos pesados que utilizan principalmente sustentación aerodinámica que requiere el movimiento de la superficie del ala a través de la masa de aire circundante. El término también se ha utilizado en un sentido más estricto, para referirse al globo atado estáticamente en contraste con el dirigible de vuelo libre. [3] Este artículo utiliza el término en su sentido más amplio.
En el uso estudiantil, el término aerostato se refiere a cualquier termostato que permanece en el aire utilizando principalmente flotabilidad aerostática . [4] [5]
Históricamente, todos los aerostatos se llamaban globos. Los tipos propulsados capaces de vuelo horizontal se denominaban globos dirigibles o simplemente dirigibles (del francés dirigeable que significa orientable). Estos aerostatos propulsados más tarde pasaron a denominarse dirigibles , con el término " globo " reservado para los tipos sin propulsión, ya sea atados (lo que significa unidos al suelo) o flotando libremente. [6] [7]
Más recientemente, la Oficina de Responsabilidad Gubernamental de Estados Unidos ha utilizado el término "aerostato" en un sentido diferente, para distinguir el globo atado estáticamente del dirigible que vuela libremente. [8]
Un globo es un aerostato sin motor que no tiene medios de propulsión y debe estar atado a un cable largo o dejarse mover libremente con el viento.
Aunque un globo libre viaja a la velocidad del viento, viaja con el viento, por lo que el pasajero siente el aire en calma y sin viento. Para cambiar su altitud sobre el suelo, debe ajustar la cantidad de sustentación o descartar el peso de lastre. Los usos notables de los globos de vuelo libre incluyen globos meteorológicos y globos deportivos.
Un globo atado se sujeta mediante una o más líneas de amarre o ataduras. Tiene suficiente sustentación para mantener la línea tensa y su altitud se controla jalando la línea hacia adentro o hacia afuera. Un globo atado siente el viento. Un globo redondo es inestable y se balancea con vientos fuertes, por lo que el globo cometa se desarrolló con una forma aerodinámica similar a la de un dirigible no rígido . Tanto los globos cometa como los dirigibles no rígidos a veces se denominan "dirigibles". [6] [7] Los usos notables de los globos atados incluyen globos de observación y globos de barrera y los usos notables de globos no atados incluyen globos de espionaje y globos de fuego .
Una aeronave es un aerostato motorizado de vuelo libre que se puede dirigir. Los dirigibles se dividen en tipos rígidos , semirrígidos y no rígidos, estos últimos conocidos como dirigibles .
Una aeronave rígida tiene un marco exterior o revestimiento que rodea las bolsas de gas que se elevan en su interior. La envoltura exterior mantiene su forma incluso si las bolsas de gas se desinflan. Los grandes dirigibles zepelín del siglo XX eran de tipo rígido.
Un dirigible o dirigible no rígido se desinfla como un globo a medida que pierde gas. Los dirigibles Goodyear siguen siendo comunes en Estados Unidos.
Una aeronave semirrígida tiene una bolsa de gas desinflable como una no rígida pero con una estructura de soporte para ayudarla a mantener su forma mientras está en el aire. El primer dirigible práctico, el Santos-Dumont No. 6 , era semirrígido.
Algunas aeronaves obtienen sustentación aerodinámica adicional a medida que viajan por el aire, utilizando la forma de su envoltura o mediante la adición de aletas o incluso pequeñas alas. Los tipos diseñados para aprovechar este efecto de elevación en un crucero normal se denominan dirigibles híbridos .
Un tipo híbrido utiliza flotabilidad estática y flujo de aire dinámico para proporcionar sustentación. El movimiento dinámico se puede crear utilizando potencia de propulsión como un dirigible híbrido o atado al viento como una cometa, como un Helikite o un kytoon .
El Allsopp Helikite es una combinación de un globo de helio y una cometa para formar un avión único, aerodinámicamente sólido, que explota tanto el viento como el helio para su sustentación. Las helikitas son semirrígidas. Los helikites se consideran los aerostatos más estables, energéticamente y rentables disponibles. [9] Esto le da a Helikites varias ventajas sobre los aerostatos tradicionales. Los aerostatos tradicionales necesitan utilizar gas helio de elevación relativamente baja para combatir los fuertes vientos, lo que significa que necesitan tener una gran cantidad de gas para hacer frente a ellos y, por lo tanto, son muy grandes, difíciles de manejar y costosos. Los helikites aprovechan la sustentación del viento, por lo que solo necesitan ser una fracción del tamaño de los aerostatos tradicionales para poder operar con vientos fuertes. Los helikites vuelan a una altitud muchas veces mayor que los aerostatos tradicionales del mismo tamaño. Al ser más pequeño y con menos costuras de construcción, los Helikites tienen problemas mínimos de fuga de gas en comparación con los aerostatos tradicionales, por lo que los Helikites utilizan mucho menos helio.
Los helikites no necesitan globos y, por lo tanto, su construcción es más sencilla que los aerostatos tradicionales y los helikites no necesitan energía eléctrica constante para mantenerse en el aire. Las helikitas también son extremadamente estables y también lo son buenas plataformas aéreas para cámaras o instrumentos científicos. Los Tiny Helikites volarán en todas las condiciones climáticas, por lo que estos tamaños son populares porque son muy confiables pero aún así fáciles de manejar y no requieren cabrestantes grandes y costosos. Los helikites pueden ser lo suficientemente pequeños como para caber completamente inflados en un automóvil, pero también pueden hacerse grandes si se requiere transportar cargas útiles pesadas a grandes altitudes. Los helikites son uno de los diseños de aerostatos más populares y son ampliamente utilizados por la comunidad científica, militares, fotógrafos, geógrafos, policías y socorristas. Las empresas de telecomunicaciones utilizan helikites para levantar estaciones base 4G y 5G en áreas sin cobertura de telefonía móvil.
Los helikitas varían en tamaño desde 1 metro (volumen de gas 0,13 m 3 ) con una elevación de helio puro de 30 g, hasta 14 metros (volumen de gas 250 m 3 ) capaces de levantar 117 kg. Los Helikites pequeños pueden volar hasta altitudes de 1.000 pies, y los Helikites de tamaño mediano hasta altitudes de 13.000 pies, mientras que los Helikites grandes pueden alcanzar los 7.000 pies.
Piasecki Helicopter desarrolló el Piasecki PA-97 Helistat utilizando los sistemas de rotor de cuatro helicópteros obsoletos y un dirigible sobrante de la Armada, con el fin de proporcionar la capacidad de levantar cargas más pesadas que las que podría proporcionar un solo helicóptero. El avión sufrió un accidente mortal durante un vuelo de prueba. En 2008, Boeing y SkyHook International resucitaron el concepto y anunciaron una propuesta de diseño del SkyHook JHL-40 .
Para proporcionar flotabilidad, cualquier gas que se eleve debe ser menos denso que el aire circundante. Un globo de aire caliente está abierto en la parte inferior para permitir la entrada de aire caliente, mientras que el globo de gas está cerrado para evitar que se escape el gas (frío) que lo eleva. Los gases de elevación comunes incluyen hidrógeno, gas de carbón y helio.
Cuando se calienta, el aire se expande. Esto reduce su densidad y crea elevación. En China se han hecho volar pequeños globos aerostáticos o linternas desde la antigüedad. El primer aerostato moderno para levantar personas, fabricado por los hermanos Montgolfier , fue un globo aerostático. Sin embargo, la mayoría de los primeros globos eran globos de gas. El interés por el deporte de los globos aerostáticos volvió a despertar en la segunda mitad del siglo XX e incluso se han pilotado algunos dirigibles.
El hidrógeno es el más ligero de todos los gases y poco después de los hermanos Montgolfier se hizo volar un globo de hidrógeno tripulado. No es necesario quemar combustible, por lo que un globo de gas puede permanecer en el aire mucho más tiempo que un globo de aire caliente. El hidrógeno pronto se convirtió en el gas de elevación más común tanto para globos como, más tarde, para dirigibles. Pero el hidrógeno en sí es inflamable y, tras varios desastres importantes ocurridos en la década de 1930, incluido el desastre de Hindenburg , dejó de utilizarse.
El gas de carbón comprende una mezcla de metano y otros gases y normalmente tiene aproximadamente la mitad del poder de elevación del hidrógeno. A finales del siglo XIX y principios del XX, las plantas municipales de gas se hicieron comunes y proporcionaron una fuente barata de gas de elevación. [10] Algunos trabajos lograron producir una mezcla especial para eventos de globos aerostáticos, incorporando una mayor proporción de hidrógeno y menos monóxido de carbono, para mejorar su poder de elevación.
El helio es el único gas de elevación que no es inflamable ni tóxico, y tiene casi tanto poder de elevación (alrededor del 92%) como el hidrógeno. No se descubrió en cantidad hasta principios del siglo XX, y durante muchos años sólo Estados Unidos tuvo suficiente para utilizarlo en dirigibles. Casi todos los globos y dirigibles de gas utilizan ahora helio.
Aunque actualmente no es práctico, puede ser posible construir una estructura rígida y más liviana que el aire que, en lugar de inflarse con aire, esté en un vacío con respecto al aire circundante. Esto permitiría que el objeto flotara sobre el suelo sin calor ni gas de elevación especial, pero los desafíos estructurales de construir una cámara de vacío rígida más ligera que el aire son bastante importantes. Aun así, puede ser posible mejorar el rendimiento de aerostatos más convencionales cambiando el peso del gas por peso estructural, combinando las propiedades de elevación del gas con el vacío y posiblemente el calor para una mayor elevación.
la bolsa de gas de un globo o dirigible
tela que envuelve las bolsas de gas del dirigible
