Aeronave: Dominio en la guerra moderna

Por Fouad Sabry

Qué es un avión

Un avión es un vehículo que puede volar obteniendo apoyo del aire. Contrarresta la fuerza de la gravedad utilizando la sustentación estática o la sustentación dinámica de un perfil aerodinámico o, en algunos casos, el empuje directo hacia abajo de sus motores. Los ejemplos comunes de aeronaves incluyen aviones, helicópteros, dirigibles, planeadores, paramotores y globos aerostáticos.

Cómo se beneficiará

(I) Insights, y validaciones sobre los siguientes temas:

Capítulo 1: Aeronave

Capítulo 2: VTOL

Capítulo 3: Ala

Capítulo 4: Aeronaves sin motor

Capítulo 5: Aeronaves de ala fija

Capítulo 6: Vuelo

Capítulo 7: Historia de la aviación

Capítulo 8: Ventilador con conductos

Capítulo 9: Lista de aviones experimentales

Capítulo 10: Avión

(II) Respondiendo a las principales preguntas del público sobre aviones.

Para quién es este libro

Profesionales, estudiantes de pregrado y posgrado, entusiastas, aficionados y aquellos que quieran ir más allá del conocimiento o información básica para cualquier tipo de Aeronave.

 

• Idioma: Español
• Editorial: Mil Millones De Conocimientos [Spanish]
• Fecha de lanzamiento: 18 jun 2024

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Capítulo 1: Aeronaves

Un vehículo o equipo que es capaz de volar recibiendo ayuda del aire que lo rodea se denomina aeronave. Lo hace mediante el uso de la sustentación estática o mediante la utilización de la sustentación dinámica que proporciona un perfil aerodinámico, según la situación.

Aviación es el término utilizado para referirse a todas las actividades humanas que giran en torno a los aviones. Aeronáutica es el nombre que se le da al estudio científico del vuelo, que incluye la planificación y construcción de aeronaves. Las aeronaves tripuladas son pilotadas por un piloto que está físicamente presente a bordo, mientras que los vehículos aéreos no tripulados pueden ser comandados de forma remota o volar ellos mismos utilizando computadoras a bordo. Hay una variedad de categorías que se pueden usar para categorizar aeronaves, incluido el tipo de elevación, la propulsión de aeronaves, el uso y otros.

Sin embargo, la ascensión en primera persona, y el descenso seguro, en los tiempos modernos se llevó a cabo mediante globos aerostáticos más grandes construidos en el siglo XVIII. Los modelos de naves voladoras y los relatos de vuelos tripulados se remontan a muchos siglos atrás. Ambas guerras mundiales dieron lugar a importantes avances en términos de desarrollo tecnológico. Como consecuencia de esto, el desarrollo de los aviones se puede dividir en las siguientes cinco épocas:

Aquellos que fueron fundamentales en el desarrollo de la aviación desde sus primeros intentos hasta 1914.

La Primera Guerra Mundial duró desde 1914 hasta 1918.

A partir de las guerras, entre 1918 y 1939, hubo un auge de la aviación.

La Segunda Guerra Mundial duró de 1939 a 1945.

Los años 1945 hasta el presente conforman la Era de la Posguerra, comúnmente conocida como la Era del Jet.

De la misma manera que los barcos flotan en el agua utilizando la flotabilidad, los aerostatos explotan esta propiedad para permitirles flotar en el aire. Se distinguen por tener una o más celdas o doseles enormes que están llenos de un gas que tiene una densidad relativamente baja, como helio, hidrógeno o aire caliente, y que es menos denso que el aire que los rodea. Cuando el peso de este se suma al peso de la estructura de la aeronave, el peso total de la aeronave y sus componentes es igual al peso del aire que es desplazado por la aeronave.

Los pequeños globos aerostáticos, también conocidos como linternas del cielo, se inventaron por primera vez en la antigua China antes del siglo III a.C. y se utilizaron principalmente en celebraciones culturales. Fueron solo el segundo tipo de avión en volar, el primero fueron las cometas, que se inventaron por primera vez en la antigua China hace más de dos mil años. Las linternas del cielo fueron el segundo tipo de avión en volar. (Ver Dinastía Han)

La palabra globo inicialmente se refería a cualquier aerostato, pero el término dirigible se refería a diseños de aviones grandes y motorizados, a menudo aviones de ala fija, a pesar de que no se había producido ninguno en ese momento. La introducción de globos motorizados, a veces conocidos como globos dirigibles, y, posteriormente, de cascos sólidos que permitieron un aumento significativo de tamaño, comenzó a influir en la forma en que se usaban estas frases en el lenguaje común. Los zepelines fueron los más grandes y conocidos de los aerostatos motorizados que se crearon. Estos aerostatos se distinguían por una sólida estructura exterior y una piel aerodinámica distintiva que rodeaba las bolsas de gasolina. Debido al hecho de que todavía no había aviones con alas fijas o globos no rígidos lo suficientemente grandes como para ser denominados dirigibles, el término dirigible llegó a ser sinónimo de la aeronave en cuestión. El uso de estos dirigibles finalmente se volvió obsoleto como resultado de una serie de incidentes, el más notable de los cuales fue el hundimiento del Hindenburg en 1937. En estos días, un aerostato sin motor se conoce como globo, mientras que un aerostato con motor se llama dirigible.

El término dirigible se refiere a un aerostato que puede ser propulsado y dirigido. A veces, esta frase se usa únicamente en referencia a globos no rígidos, mientras que otras veces un globo dirigible se considera una aeronave (que puede ser rígida o no rígida). Las variedades no rígidas de dirigibles tienen una bolsa de gas que es solo algo aerodinámica y tiene aletas estabilizadoras en la parte trasera de la nave. Estos rápidamente fueron reconocidos como dirigibles en la industria. Esta forma se usó comúnmente para globos atados durante la Segunda Guerra Mundial debido a su capacidad para disminuir la cantidad de presión ejercida sobre la correa y estabilizar el globo cuando se expone a condiciones de viento. Junto con el desarrollo del diseño, se empezó a utilizar el apodo de dirigible. Un dirigible puede ser una aeronave motorizada o sin motor o un dirigible en los tiempos contemporáneos de hoy; No obstante, el término dirigible se refiere a cualquier aeronave o dirigible diminuto.

Las aeronaves que son más pesadas que el aire, como los aviones, deben idear un método para forzar el aire o el gas hacia abajo con el fin de desencadenar una respuesta que, de acuerdo con las ecuaciones de movimiento de Newton, impulsaría la aeronave más alto. El origen de la frase se remonta a este rápido movimiento a través del aire. La producción de empuje ascendente dinámico se puede lograr de dos maneras: mediante el uso de sustentación aerodinámica o sustentación motorizada en forma de empuje del motor.

El tipo de sustentación más frecuente es la sustentación aerodinámica, que implica el uso de alas. Las aeronaves de ala fija mantienen su altitud moviendo sus alas hacia adelante, mientras que los helicópteros mantienen la altitud girando rotores en forma de ala que con frecuencia se denominan alas rotatorias. Un ala es una superficie plana y horizontal que a menudo tiene la forma de un perfil aerodinámico cuando se ve en sección transversal. Para crear sustentación y permitir el vuelo, el aire debe pasar por encima del ala. A menudo se utilizan telas u otras láminas delgadas de material para construir alas flexibles, que luego se estiran sobre una estructura rígida. El movimiento de una cometa está determinado por la velocidad del viento que pasa por encima de sus alas, que pueden ser flexibles o rígidas, fijas o rotacionales. Una cometa está anclada al suelo.

Para que la aeronave logre una sustentación motorizada, el empuje del motor debe dirigirse verticalmente hacia abajo. Los aviones V/STOL, como el Harrier Jump Jet y el Lockheed Martin F-35B, son capaces de despegar y aterrizar verticalmente mediante el uso de la sustentación motorizada y luego hacer la transición al vuelo estable utilizando la sustentación aerodinámica.

Aunque un cohete por sí mismo no se considera a menudo un aerodino, ya que no depende del aire para su elevación (e incluso puede volar al espacio), varios vehículos de elevación aerodinámica han sido propulsados o ayudados por motores de cohetes. Un cohete por sí mismo no se considera un aerodino. Existe una pequeña posibilidad de que los misiles propulsados por cohetes que ganan sustentación aerodinámica a una velocidad extremadamente alta debido al flujo de aire sobre sus cuerpos tengan éxito.

La cometa se considera el ancestro del avión con alas fijas. Un avión de ala fija utiliza su velocidad de avance para producir un flujo de aire sobre las alas, mientras que una cometa está anclada al suelo y depende del viento que sopla sobre sus alas para despegarse. Esto contrasta con un avión que tiene alas móviles, que utiliza su velocidad de avance. A las cometas se les atribuye el mérito de ser el primer tipo de avión que voló y su invención se remonta a China alrededor del año 500 a.C. Antes de que se dispusiera de aviones de prueba, túneles de viento y programas de modelado por computadora, se realizó una cantidad significativa de estudios sobre aerodinámica utilizando cometas.

Los planeadores fueron las primeras naves más pesadas que el aire que fueron capaces de realizar un vuelo controlado y sin ataduras. En 1853, el planeador de George Cayley se utilizó para realizar el primer vuelo verdaderamente humano y controlado. Cayley fue el diseñador del planeador.

A Wilbur y Orville Wright se les atribuye la invención del primer avión práctico de ala fija con motor, a menudo conocido como avión o aeroplano. Además del modo de propulsión, la configuración de las alas de un avión de ala fija a menudo se considera la característica definitoria de este tipo de avión. Los siguientes son los aspectos más significativos de las alas:

La cantidad de alas que tiene una aeronave, como un monoplano, biplano, etc.

El soporte del ala puede estar arriostrado o en voladizo, ya sea rígido o flexible.

La forma en planta del ala, que incluye la relación de aspecto, el ángulo de barrido y cualquier cambio a lo largo de la envergadura del ala (incluida la importante clase de alas delta).

Donde se encuentra el estabilizador horizontal, si lo hay.

Ángulo diedro: positivo, cero o negativo (anedral).

Durante el vuelo, las alas de una aeronave de geometría variable pueden configurarse de diferentes maneras.

A pesar de que podría tener varias ampollas o vainas diminutas, un ala voladora no tiene fuselaje. Lo opuesto a esto es un cuerpo de elevación, que no tiene alas, pero puede tener superficies de estabilización y control modestas. Un ejemplo de esto sería un helicóptero.

En la mayoría de los casos, los vehículos que vuelan utilizando la tierra como fuente de sustentación no se clasifican como aeronaves. Durante el despegue, vuelan de manera eficiente muy cerca de la superficie del suelo o del agua, de forma similar a como lo hacen los aviones convencionales. Un ejemplo de esto sería el ekranoplan ruso, a veces conocido como el Monstruo del Mar Caspio. Sin embargo, esto se debe principalmente al hecho de que las aeronaves propulsadas por el hombre tienen muy poca potencia; En realidad, el fuselaje es capaz de volar más alto de lo que es actualmente.

Los helicópteros, a menudo conocidos como aeronaves de ala rotatoria, generan sustentación con la ayuda de un rotor giratorio que tiene palas de sección aerodinámica (un ala giratoria). Hay una variedad de tipos híbridos, como girodinos y helicópteros compuestos, además de tipos como helicópteros y autogiros.

Los rotores de los helicópteros giran mediante un eje accionado por el motor. Para generar sustentación, el rotor fuerza el aire hacia abajo. Cuando el rotor está inclinado hacia adelante, el flujo descendente se inclina hacia atrás, lo que produce un empuje que permite que la aeronave se mueva hacia adelante. Algunos helicópteros tienen más de un rotor, y un número selecto de ellos tienen rotores que giran mediante chorros de gas ubicados en las puntas de las palas.

Los rotores de los autogiros no se alimentan de ninguna manera, sino que dependen de una planta de energía separada para generar empuje. El rotor está inclinado hacia atrás. El autogiro se desplaza hacia adelante, lo que hace que el aire empuje hacia arriba sobre el rotor, lo que a su vez hace que el rotor gire. Debido a este giro, la velocidad del flujo de aire a través del rotor aumenta, lo que a su vez proporciona sustentación. Las cometas de rotor son esencialmente autogiros sin motor que pueden ser remolcados para lograr un movimiento hacia adelante o unidos a un ancla estática para lograr el vuelo en cometa con vientos fuertes.

Los ciclogiros se caracterizan por tener alas que giran horizontalmente alrededor de un eje.

Las alas de los helicópteros compuestos pueden contribuir a la sustentación del vuelo hacia adelante en cualquier cantidad, de cero a cien por ciento. Este tipo de aeronaves ya no se clasifican como helicópteros, sino como tipos de sustentación motorizada. Los aviones de rotor basculante, los aviones de ala basculante, los aviones de cola y los aviones coleópteros cuentan con rotores o hélices que son horizontales durante el vuelo vertical y verticales durante el vuelo hacia adelante. Ejemplos de aviones de rotor basculante incluyen el Bell Boeing V-22 Osprey.

Un cuerpo de elevación es un tipo específico de cuerpo de aeronave que ha sido diseñado para proporcionar sustentación. Si hay alas, son demasiado pequeñas para generar una cantidad considerable de sustentación y, en cambio, se usan solo con fines de control y estabilidad. Los cuerpos de elevación son ineficientes porque tienen mucha resistencia o resistencia y, por lo tanto, necesitan moverse muy rápidamente para crear suficiente sustentación para volar. A pesar de que el transbordador espacial no tiene un cuerpo de elevación, la mayoría de los prototipos de investigación que condujeron a él, como el Martin Marietta X-24, sí tenían cuerpos de elevación. Además, varios misiles supersónicos se elevan a partir del flujo de aire que pasa sobre un cuerpo tubular.

Las capacidades de despegue y aterrizaje vertical de los tipos de elevación motorizada dependen de la sustentación derivada del motor (VTOL). Para el vuelo horizontal, la mayoría de las variedades cambian a usar la sustentación proporcionada por sus alas fijas. Hay varias clases diferentes de tipos de elevación motorizada, algunos de los cuales incluyen aviones a reacción de despegue y aterrizaje vertical, como el Harrier Jump Jet, y rotores basculantes, como el Bell Boeing V-22 Osprey. Existen algunos diseños experimentales, como las plataformas flotantes personales y las mochilas propulsoras, que dependen completamente de la fuerza de un motor para producir sustentación durante todo el vuelo. Los conceptos de investigación para aviones de despegue y aterrizaje vertical incluyen la plataforma de medición de empuje de Rolls-Royce.

La sustentación es proporcionada por el efecto Magnus al avión diseñado por Flettner, que tiene en lugar de un ala fija convencional un cilindro giratorio.

El ornitóptero logra un movimiento hacia adelante batiendo sus alas como un pájaro.

Los juguetes y los productos de ocio, así como los nanoaviones, son ejemplos de los tipos de aviones más pequeños.

Según los informes, el British Airlander 10, un dirigible híbrido con características de helicóptero y ala fija, es capaz de alcanzar velocidades de hasta 90 mph (140 km/h; 78 kn), y una autonomía en el aire de dos semanas con una carga útil de hasta 22.050 libras. Mide 302 pies (92 metros) de largo. A partir de 2016, el British Airlander 10 es el avión más grande tanto por dimensiones como por volumen (10.000 kg).

El X-43A Pegasus de la NASA, un avión de investigación experimental hipersónico propulsado por scramjet, logró el vuelo de avión motorizado más rápido registrado y el vuelo de avión más rápido registrado de un avión propulsado por respiración de aire a Mach 9,6, exactamente 3.292,8 m/s (11.854 km/h; 6.400,7 kn; 7.366 mph). Este vuelo se registró exactamente a 3.292,8 m/s. En su tercer y último vuelo, que tuvo lugar el 16 de noviembre de 2004, el X-43A alcanzó este nuevo punto de referencia, así como batió su propio récord mundial de Mach 6,3, que había establecido en marzo