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PROCESOS INDUSTRIALES PROCESO DE CONSTRUCCIN DE AVIONES

BERNAL MARIANE Cd.: 701 04 1015 BONETT GUILLERMO Cd.: 701 06 2030 JARAMILLO JONATHAN Cd.: 701 08 2298 MARTINEZ JOSE Cd.: 701 06 1002

PROFESOR: ING. MEC. JULIN MIGUEL SALAS SIADO. UNIVERSIDAD DEL ATLNTICO. FACULTAD DE INGENIERA. PROGRAMA: INGENIERA INDUSTRIAL

BARRANQUILLA, 2009.1

TABLA DE CONTENIDOTABLA DE CONTENIDO.....................................................................................................................2 SABAS POR QU UNA AERONAVE CONSUME MS A BAJA ALTURA? HTTP://AVION.MICROSIERVOS.COM/SABIAS/SABIAS-CONSUMO-BAJAALTURA.HTML...................................................................................................................................72

INTRODUCCIN

El deseo humano de volar es milenario y supone la historia, que este surgi cuando el hombre prehistrico observ con detenimiento e inquietud el vuelo de los pjaros. Como prueba de ello encontramos en el tiempo muchas historias que narran intentos fracasados de volar. Sin embargo el deseo de algunos por alzar vuelo traspas el pesimismo de muchos que daban por imposible este hecho, logrando que hoy en da podamos tener la sensacin de atravesar las nubes y ver desde lo alto montaas y ros.

Durante la elaboracin de este trabajo y su posterior ponencia en clase, nos enfocaremos en un tema tan importante e interesante para el mundo, como lo es la construccin de aviones. Para comenzar y asegurar el completo entendimiento de los conceptos abordados, iniciaremos explicando una a una las partes que conforman las aeronaves y las relaciones entre las mismas y luego2

continuaremos presentando de una manera sencilla el proceso a seguir por la industria aeronutica para construir sus naves y que podemos llamar como ingeniera a gran escala, logrando reconocer las fases a travs de las que se maneja. Posteriormente estudiaremos las variables o aspectos a tener en cuenta tanto en el diseo de los aviones, como en el proceso de construccin de los mismos. Finalizando nuestra investigacin en cmo se encuentra Colombia y el mundo en la actualidad referente a este tema, notablemente influenciado por la situacin global del medio ambiente y, por la eficiencia y calidad de procesos y servicios que se puedan ofrecer a la sociedad por la utilizacin de este medio de transporte. 1. MARCO TERICO Durante el siglo V de nuestra era el hombre comienza a plasmar su sueo de volar utilizando su capacidad para pensar observa con inquietud a las aves y comienza a razonar con el nico objetivo de poder imitarlas. Es ah donde aparece el primer artefacto volador fabricado por el hombre: la cometa. En el siglo XIII el monje ingls Roger Bacon, tras aos de estudio, lleg a la conclusin de que el aire podra soportar un ingenio tal como el agua soporta un barco. La historia de la aviacin, comienza desde la edad media con la creacin del primer aparato volador por el andalus Abs Ibn Firnas, o ms adelante, hacia el 1500, con los estudios de Leonardo Da Vinci. En efecto, a comienzos del siglo XVI Leonardo da Vinci se preocup de analizar el vuelo de los pjaros y anticip varios diseos que despus resultaron realizables. Entre sus importantes contribuciones al desarrollo de la aviacin se encuentran el tornillo areo o hlice y el paracadas.

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Luego vendra el desarrollo de la aviacin con artefactos ms livianos que el aire, como el globo, pero no sera sino hasta fines del siglo XIX que comenzara el desarrollo del avin. Despus de innumerables intentos fracasados y luego de aos de investigaciones por los primeros precursores de la aviacin como John J. Montgomery, Otto Lilienthal, Percy Pilcher y Octave Chanute llega en 1890 la creacin del primer avin propiamente dicho por Clment Ader (1841-1926) llamado Eol que vol a una altura de 20 cm y recorri una distancia de 50 metros. El alemn Otto Lilienthal realiz sus experimentos con cometas y ornitpteros pero los mayores xitos los obtuvo con sus vuelos en planeador entre 1894 y 1896. En 1903 an no se haban conseguido la estabilidad y el control necesarios para un vuelo prolongado, pero los conocimientos aerodinmicos y sobre todo el xito de los motores de gasolina, que sustituyeron a los ms pesados de vapor, permitiran que la aviacin evolucionase con rapidez. Es aqu donde entran en escena los famosos hermanos Wright, dos americanos de Ohio, conocidos como los padres de la aviacin, quienes aplicando y mejorando los conocimientos y avances de sus predecesores lograron el primer vuelo controlado de la historia. El da 17 de diciembre de 1903, cerca de Kitty Hawk, en el estado de Carolina del Norte, los hermanos estadounidenses Wilbur y Orville Wright realizaron el primer vuelo pilotado de una aeronave ms pesada que el aire propulsado por motor. Los significativos avances de la tecnologa aeronutica y la consiguiente utilizacin de la fuerza area durante la segunda Guerra Mundial alentaron el vertiginoso crecimiento de la construccin aeronutica que tuvo lugar en los Estados Unidos, el Reino Unido y la Unin Sovitica tras la finalizacin del conflicto. A partir de la segunda Guerra Mundial, los misiles tcticos y estratgicos, los satlites de navegacin y reconocimiento, y las4

aeronaves tripuladas fueron ganado protagonismo en el mbito aeronutico militar. Una figura importante entre los diseadores, fabricantes y pilotos estadounidenses fue Glenn Hammond Curtis, de Hammond sport, Nueva York. En 1907 realiz en solitario un vuelo en el dirigible construido por Thomas Baldwin, propulsado por un motor de motocicleta de la fbrica de Curtis que l mismo haba modificado. En mayo siguiente Curtis vol, tambin en solitario, el aeroplano diseado y fabricado por un grupo conocido como la Asociacin de Experimentos Areos, organizada por Alexander Graham Bell. Curtis era uno de sus cinco miembros. Con su tercer avin, el June Bug, el 4 de julio de 1908 Curtis cubri la distancia de 1.552 metros en 42,5 segundos. En 1915 se realizan las primeras pruebas con un avin fabricado enteramente de metal y en 1919 se realiza el primer vuelo trasatlntico con escalas entre Canad e Irlanda. Ocho aos ms tarde se da el mtico vuelo en solitario de Charles Lindbergh desde Nueva York a Pars sin escalas. En Europa el avin fue usado para transporte de pasajeros en el ao 1919, mientras que en Estados Unidos los primeros vuelos de la aviacin comercial se dedicaron principalmente al correo. Los vuelos de pasajeros aumentaron en rutas como la de Londres a Pars, se introdujeron en Estados Unidos a partir de 1927 y crecieron ms rpido gracias a la aparicin de aviones seguros y confortables como el Douglas DC-3. Poco despus aparecieron los aviones cuatrimotores que podan volar an ms de prisa, subir ms alto y llegar ms lejos. Las comunicaciones va satlite y las tecnologas de control geogrfico y de previsin meteorolgica han ido ganando en importancia comercial. A finales del decenio de 1950, la aparicin de los turborreactores comerciales hizo que los viajes en avin

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fueran ms rpidos y cmodos, con lo que se dispar el crecimiento del transporte areo comercial. El siguiente paso se dio en 1950, con el Vickers Viscount britnico, primer avin impulsado por hlice movida por turbina a gas. Los aviones para cubrir un servicio se eligen en funcin de dos factores: el volumen de trfico y la distancia entre los aeropuertos a los que sirve. La distancia entre aeropuertos se conoce como recorrido y hay un elevado nmero de aviones que pueden operar entre 400 y 11.000 kilmetros. Los reactores comerciales de pasajeros se usaron al principio para recorridos de larga distancia. El avin britnico De Havilland Comet inici su servicio en 1952, y el Boeing 707 en 1958. A finales de la dcada de 1950 apareci el Douglas DC-8 y los Convair 880 y 990. Estos aviones desarrollaban una velocidad de crucero aproximada de 900 km/h y transportaban ms de 100 pasajeros. El Caravelle francs, el De Havilland Trident ingls y el Boeing 727 estadounidense, todos ellos ms pequeos y diseados con los motores en la cola, se construyeron para cubrir lneas de medio recorrido, entre 800 y 2.400 kilmetros. A mediados de la dcada de 1960 aparecieron birreactores an ms pequeos para operar en trayectos de corto recorrido, como el Boeing 737, el DC-9, el Fokker F-28 y el BAC-111. El Boeing 747 entr en servicio en el ao 1970 y fue el primer avin comercial de fuselaje ancho. El Douglas DC-10 y el Lockheed 1011 Tristar son tambin grandes aviones con capacidades prximas a los 300 pasajeros. Ambos van empujados por tres motores montados en la cola. Mientras, en Europa, el primer avin birreactor de fuselaje ancho, Airbus A300, realizaba su primer vuelo en el mismo ao. Airbus es un consorcio de empresas de distintos pases europeos como Espaa, Francia y Reino Unido entre otros.

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El avin supersnico comercial o SST constituye la cima en el desarrollo de la tecnologa aeronutica y permite cruzar el Atlntico Norte y regresar de nuevo en menos tiempo de lo que un reactor subsnico tarda en hacer uno de los trayectos. El supersnico sovitico TU-144, que fue el primero en entrar en servicio en 1975, realizaba vuelos regulares de carga en la URSS. El A-320 ha sido el primer avin comercial en usar el sistema de control completamente automtico Fly-by-wire. El avin cuatrimotor de largo recorrido A-340 y el trimotor McDonnell-Douglas MD-11 fueron los competidores del Boeing 747 mientras el bimotor de fuselaje ancho A330 y el Boeing 777 concurren en el mercado de alta densidad y medio recorrido donde ya competan el Boeing 767 y el Airbus A300/310. Los aviones de carga han conocido una expansin sin precedentes desde la Segunda Guerra Mundial. Los primeros aeroplanos de carga fueron los Canadair CL-44 y el Armstrong-Whitworth Argosy, a los que siguieron versiones de los grandes aviones de pasajeros modificados para carga, que son los usados actualmente. En 1993 la cifra anual de vuelo en trminos de pasajeros/milla rondaba los 1,25 billones.

1.1

PARTES DEL AVIN.

Comenzaremos realizando una descripcin general de las partes de un avin. De esta manera tenemos que el avin se puede dividir en partes fijas y partes mviles. Las partes fijas constituyen la estructura bsica del avin y a su vez se divide en cuatro grandes grupos: FUSELAJE ALAS7

ESTABILIZADORES HORIZONTALES (H/STAB) ESTABILIZADOR VERTICAL (V/STAB) Las partes mviles son aquellas que permiten que el avin sea controlable y se divide en dos grupos: 1. MANDOS DE VUELO PRIMARIOS: Alerones Timn de direccin. Timn de profundidad. 2. MANDOS DE VUELO SECUNDARIOS: Flaps Slats Compensadores o tabs Spoilers

Otros elementos de un avin: Tren de aterrizaje

El grupo moto propulsor

Los instrumentos de control

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Figura 1. Partes del avin.

1. FUSELAJE: Es la parte principal o cuerpo del avin, la de

mayor volumen y por lo tanto es la principal fuente de resistencia parsita. El fuselaje es la parte donde se aprovisiona la carga, donde van los controles, accesorios y dems equipos. En un avin monomotor, el motor y sus mandos de vuelo se encuentran en la proa o morro, mientras que en un avin bimotor o con ms de un motor, stos pueden fijarse al fuselaje posterior. La cabina de mandos est situada en la parte de proa del fuselaje y es donde van los mandos de los motores, de comunicaciones, de instrumentos y mandos de vuelo (sencillos o dobles). Los mandos de vuelo dobles constan cada uno de ellos de una columna y volante para profundidad y alabeo, y pedales para el timn de direccin. El fuselaje se construye normalmente en dos o ms partes. El fuselaje aerodinmico tiene una distribucin de presiones que genera un momento de cabeceo de morro alto. El fuselaje, por9

lo tanto, constituye una parte longitudinalmente como lateralmente.

desestabilizadora

tanto

Figura 2. Tipos de fuselaje. 1: Para vuelo subsnico. 2: Para vuelo supersnico de alta velocidad. 3: Para vuelo subsnico con gndola de gran capacidad. 4: Para vuelo supersnico de gran maniobrabilidad. 5: Para hidroavin. 6: Para vuelo hipersnico.

2. ALAS: Representan el elemento fundamental del avin para

conseguir sustentacin. En determinadas partes de un vuelo la forma del ala puede variar debido al uso de las superficies de control que se encuentran en las alas: los flaps, los alerones, los spoilers y los slats. En las alas tambin se encuentran los tanques de combustible. La razn por la cual estn ubicados all es que sirven de contrapesos cuando las alas comienzan a generar sustentacin, sin estos contrapesos y en un avin cargado, las alas podran desprenderse fcilmente durante el despegue. Tambin en la mayora de los aviones comerciales, el tren de aterrizaje principal se encuentra empotrado en el ala, as como tambin los soportes de los motores.

TIPOS DE ALAS

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Ala canal Se trata de una ala que aprovecha la canalizacin del rebufo de las hlices. Esto permite que el ala obtenga una capacidad suplementaria de sustentacin. Ala delta Es un ala planeadora, de estructura rgida de aluminio revestido con una tela especial. Las alas delta aplicadas a aeronaves supersnicas, tienen forma triangular y son muy adecuadas por su capacidad para aumentar o reducir la resistencia al aire. Ala de media luna Se trata de un ala cuyo borde de ataque est partido. Presenta una gran flecha en la zona de encastre y el extremo recto en todo o en parte. Ala en flecha Es un ala que presenta su extremidad libre desplazada respecto de la otra extremidad que se empotra en el fuselaje. Esta disposicin favorece la reduccin de la resistencia a velocidades supersnicas. Ala volante Se trata bsicamente de una superficie sustentadora, es decir, un avin en que todo el fuselaje es una gran ala.

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Figura 3. Tipos de alas. (En su orden de derecha a izquierda, y de arriba abajo) Recta; Trapezoidal; Elptica; Flecha; Flecha Invertida; Doble Flecha; Flecha Variable; Delta; Delta con Canard; Delta con Timones; Doble Delta; Ojival.

PARTES DEL ALA Bsicamente un ala se divide en las siguientes partes:

Cajn central. Que a su vez puede estar constituido por costillas (RIB), que pueden ser mecanizadas, es decir hechas de un bloque de material, de chapa y de celosa, que son las que estn sometidas a menos tensin. El larguero anterior (FRONT SPAR), es una pieza alargada que va situada a todo lo largo de la parte anterior del cajn (es una pieza mecanizada). El larguero posterior (REAR SPAR) es una pieza alargada que va situada a todo lo largo de la parte posterior del cajn. El revestimiento (SKINNING), el superior o extrads (upper skin) y el

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inferior o intrads (lower mecanizados o de chapa.

skin),

que

pueden

ser

Borde de ataque: Es la parte anterior del ala y es con la que el ala combate el aire. Est formada por un revestimiento y varias costillas. Dependiendo de lo larga que sea el ala tendremos varios trozos de borde de ataque (por lo general es desmontable).

Borde de salida: Es la parte fija de la estructura del ala que une aerodinmicamente el cajn central con los flaps. Va unido al cajn central mediante costillas. Pueden ser de dos tipos: fijos o desmontables, ya que a travs de ellos se debe de poder acceder a las distintas instalaciones que pasan por dicha zona.

LOS ESTABILIZADORES: Su construccin es muy similar a la usada en las alas, mediante el uso de largueros, costillas, larguerillos y revestimientos. Las cargas en los estabilizadores son soportadas y transmitidas de la misma manera que en un ala. Flexin, torsin y cortadura, creadas por las cargas aerodinmicas, pasan de un miembro estructural a otro. Cada miembro absorbe parte de la carga y transfiere el resto a los otros miembros. Al final, las cargas llegan a los largueros, que la transmiten a la estructura del fuselaje.

Estabilizador horizontal (H/STAB)

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El estabilizador horizontal contribuye en gran medida a la estabilidad longitudinal del avin. Generalmente se trata de una superficie aerodinmica simtrica, ya que debe tener posibilidad de generar cargas verticales. Algunos aviones van provistos de las colas en T. Son exactamente iguales que una cola convencional, excepto que el estabilizador est unido a la parte superior del vertical en lugar de estar unido a la parte lateral del fuselaje. Es un recurso para evitar el efecto del chorro de aire de la hlice y las sacudidas que el aire turbulento produce detrs de la onda de choque en la cola convencional. Estabilizador vertical (V/STAB)

El estabilizador vertical contribuye en gran medida a la estabilidad direccional del avin. Generalmente se trata de una superficie aerodinmica simtrica, ya que debe tener posibilidad de generar cargas horizontales. Al objeto de mejorar la estabilidad direccional sin tener que aumentar el tamao del estabilizador vertical se suele aadir una aleta dorsal que no aumenta tanto la resistencia parsita como lo hara el hecho de agrandar el estabilizador.

1.2

PARTES MVILES DEL AVIN.

MANDOS DE VUELO PRIMARIOS (control de movimiento) ALERN

Son las superficies principales de mandos del avin. Estn situadas en los extremos de las alas, en las zonas del borde de salida y controlan el movimiento de alabeo alrededor del eje longitudinal. Se accionan girando el volante en la columna de mandos de la cabina. Se mueven el de cada lado en sentido opuesto al del otro lado. Su accin se basa en que al levantar el alern de un lado ese ala tiende a bajar por disminuir la sustentacin de la misma y en el14

otro sucede lo contrario, con lo cual, se inicia el movimiento de alabeo. Estos alerones, junto con el timn de profundidad, estn controlados a travs de los "cuernos" que es como el volante de un coche y que se denominan as por su forma de cuernos. En los aviones de la casa Airbus, estas superficies de mando y control (alerones, timn de profundidad y timn de direccin) se controlan a travs de una palanca vertical.

TIMN DE PROFUNDIDAD

El timn de profundidad proporciona al control longitudinal o cabeceo alrededor del eje lateral o transversal. Van instalados en la parte posterior del estabilizador horizontal y estn conectados a la columna de mando para su movimiento hacia arriba y abajo. Son usados para mantener el avin en vuelo nivelado a las diferentes velocidades. Cuando se mueve hacia atrs la columna de mando el timn se levanta, disminuye as la sustentacin en la cola, con lo que sta baja y el morro sube. En contra de lo que a lo mejor se espera, para que el avin inicie una trepada, la cola ha de ir para abajo y viceversa.

TIMN DE DIRECCIN

El timn de direccin, tambin llamado deriva, proporciona el control direccional del avin alrededor del eje vertical. El timn se acciona como respuesta a los movimientos del piloto sobre los pedales del timn de direccin en la cabina de mando. Si se empuja el pedal izquierdo, el timn de direccin gira a la izquierda y la fuerza producida por el estabilizador vertical origina que se desplace el morro del avin a la izquierda.15

Estructura del timn de direccin La invencin est relacionada con una estructura de empenaje vertical para un avin. Se utiliza principalmente para la aspiracin controlada de la capa limite perturbada del empenaje vertical, con objeto de estabilizar la corriente laminar y/o evitar el desprendimiento de la corriente. La proteccin antiengelamiento del borde de ataque del empenaje vertical puede activarse. Mediante las medidas adecuadas se obtiene una corriente superficial laminar en el empenaje vertical, que permite reducir la resistencia del aire del avin y el consumo de combustible y aumentar notablemente la rentabilidad de un avin de pasaje. La estructura del empenaje vertical se compone de una estructura de soporte del empenaje y del correspondiente borde de ataque montado en la parte frontal. Este presenta un borde perfilado curvado hacia el interior, de aproximacin parablica y perforado, y est dividido por cmaras dispuestas horizontalmente. En el borde perfilado del borde de ataque hay un elemento plano perforado sobre el que se ha montado una capa perforada, encima de la cual tiene lugar la absorcin de la capa lmite. Cada cmara est conectada con una tubera. Las tuberas llevan una unidad de control de vlvulas que contiene varias vlvulas reguladoras de aspiracin de aire. La unidad de control de vlvulas est conectada asimismo con un dispositivo de control que activa independientemente las vlvulas reguladoras de aspiracin de aire en base a las seales de sensores recibidas. Las tuberas desembocan en un depsito de aire, conectado a una unidad compresora que permite generar un vaco para la absorcin. Un puente de tuberas conecta ambos elementos, y una tubera de salida conectada despus de la unidad compresora est conectada con una salida de aire ubicada en el fuselaje. El puente de tuberas lleva una interseccin de vlvulas de tuberas situada antes y/o despus de la unidad compresora. Del puente de tuberas diverge una tubera de conexin de desviacin, con una

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interseccin de vlvulas de desviacin regulable que permite la entrada controlada de aire exterior.

MANDOS DE VUELO SECUNDARIOS. (Otros elementos de control de movimiento) FLAPS

Para obtener baja velocidad de aterrizaje es necesario que la superficie del ala sea relativamente grande y sirven para incrementar la curvatura del ala en las maniobras de despegue y aterrizaje aumentando la sustentacin y la resistencia con la consiguiente prdida de velocidad. Van instalados siempre en la parte central del ala y en el borde de salida. Lo comn a todos los flaps es que mediante un movimiento relativo respecto al perfil del ala consiguen incrementar la curvatura, pero tambin hay otros tipos de flaps donde tambin se aumenta la superficie. Se clasifican en seis grandes grupos: F. sencillo. F. de intrads. F. Fowler. F. ranurados. F. zap. F. krueger.

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Figura 4. Tipos de flaps

SLATS

Son otros dispositivos que sirven para aumentar la sustentacin del ala. Son unos perfiles auxiliares mviles unidos al borde de ataque del ala y los cuales, cuando estn cerrados coinciden con el contorno original del mismo. Su objetivo es mejorar las condiciones de la corriente de aire a grandes ngulos de ataque.

Figura 5. Slats

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Figura 6. Flaps y slats de un avin comercial

COMPENSADORES

Sirven para mantener las superficies de mando de vuelo en posiciones especficamente desplazadas para compensar condiciones de inestabilidad continuada o momentnea (sobre todo por diferencia de peso o corrientes de aire). Consisten en una aleta auxiliar colocada de forma que pueda girar en el borde de salida de una superficie de control primario y se pueden mover originando una deflexin (giro) mayor de dicha superficie. Tipos de compensadores: Trim-tab. Servo-tab. Balance-tab. Spring-tab.19

SPOILERS

Tambin llamados aerofrenos, sirven para frenar el avin en las maniobras de despegue y aterrizaje, perturbando el flujo del aire a travs del extrads, incrementando la resistencia y disminuyendo la sustentacin, con la consiguiente prdida de velocidad. Son placas fijadas a la superficie del extrads del ala. Generalmente son deflectados hacia arriba mediante actuadores hidrulicos. Se deflectan de manera simultnea en las dos alas para actuar como aerofrenos. El spoiler diferencial, suplementa a los alerones, permitiendo una disminucin en el tamao de los mismos, dejando ms espacio para los flaps. Los spoilers no deben de ser usados en condiciones de vuelo adversas tales como turbulencia, vientos cruzados, otro tipo de fenmenos atmosfricos y un estado del tiempo crtico, ya que podran afectar la seguridad del vuelo.

TREN DE ATERRIZAJE Los trenes de aterrizaje son unos dispositivos mviles y almacenables de la aeronave tiles para evitar que la parte inferior tenga contacto con la superficie terrestre, evitando severos daos en la estructura y ayudando a la aeronave a tener movilidad en tierra y poder desplazarse en ella. Existen varios tipos de trenes de aterrizaje, pero el ms usado en la actualidad es el de triciclo, es decir, 3 trenes, uno en la parte delantera y 2 en las alas y parte de en compartimientos dentro del ala y parte del fuselaje protegidos por las tapas de los mismos que pasan a formar parte de la aeronave, ya que si los trenes permanecieran en posicin vertical le restaran aerodinamicidad al avin, reduciendo el alcance y la velocidad, provocando un mayor uso de combustible. No todos los aviones tienen la capacidad de retraer sus trenes, lo que provoca el resultado anteriormente mencionado.20

Figura 7. El tren de aterrizaje est formado por un mecanismo extensible y unas ruedas especiales capaces de soportar altsimas presiones

El aterrizaje resulta ms fcil con el tren triciclo, ya que permite un mejor frenado al no existir riesgo de pegar con el morro del avin en el suelo. Tambin facilita y mejora la maniobrabilidad y visibilidad durante el rodaje por el suelo. Otros tipos de tren de aterrizaje pueden presentar bandas de rodadura tipo oruga para cargas pesadas en campos de aterrizaje no preparados, giratorios para viento cruzado, o una combinacin de esqus y ruedas para aterrizar sobre hielo o nieve. GRUPO MOTOPROPULSOR Son los motores que tiene el avin para obtener la propulsin que requiere para seguir un curso frontal, contrarrestando el efecto del viento en contra, el cual opone resistencia y lo empujara hacia atrs. Estos motores son previamente analizados por la constructora y despus instalados en el avin si cumplen con los requerimientos del avin en cuanto a potencia P=T/t, uso de21

combustible, costo calidad, autonoma, apoyo para llevar a de aeronave de una

de operacin y mantenimiento, resistencia, etc.; todo esto brinda caractersticas y un gran cabo la misin que le corresponde a cada tipo manera eficiente.

LOS MOTORES Los motores que dotan los aviones pueden ser de hlice y de reaccin. La colocacin depende de su nmero y el tipo de avin. Los primeros aviones de caza situaban un motor de hlice en el morro; lo mismo sucede todava en las avionetas privadas y otros pequeos aviones de un solo motor. Por el contrario, los aviones con motores a reaccin los suelen ubicar bajo las alas, sobre ellas o a ambos lados del fuselaje. En este ltimo caso la toma de aire se sitan en la parte delantera y las salidas de gases en la cola del fuselaje. Los grandes aviones de transporte comercial dotan habitualmente entre dos y cuatro motores, situados debajo de las alas.

Hlices Una hlice es un elemento giratorio de propulsin, habitualmente accionado por un motor. Consiste en una serie de palas equidistantes, dispuestas Radialmente y acopladas al eje de un motor que gira a una velocidad uniforme. Se acopla normalmente a una aeronave o embarcacin martima. Una hlice, al girar, crea un cambio en la presin y velocidad del fluido (aire o agua), y su reaccin produce una fuerza de empuje de la nave en la direccin del eje geomtrico o de rotacin. Pero, una hlice diseada para una aeronave dista mucho de ser eficaz en un barco y viceversa: mientras que en ste se utilizan hlices con22

palas anchas y cortas, en un avin tienen que ser estrechas, largas y ligeras. No obstante, en las aeronaves las hlices tienen una limitacin fsica de difcil solucin, relacionada con la mxima velocidad que pueden conseguir, por eso se han desarrollado los motores de reaccin, y dentro de stos una variante: el turboventilador o turbofan, que acopla un tipo especial de hlice ubicada dentro del propio conducto del motor. Por su parte, aunque existen barcos que utilizan propulsin a reaccin, la mayora estn equipados con hlices; los reactores marinos estn limitados a embarcaciones pequeas o de baja velocidad.

Figura 8. El ngulo de ataque de las palas de la hlice influye decisivamente en el rendimiento del motor en funcin de la velocidad

No obstante, el principio fsico por el que una hlice permite dar empuje a un avin, en lo que respecta a velocidad, tiene un lmite de prestaciones a partir del cual no puede obtenerse mayor23

rendimiento, pues no se ha conseguido disear motores de hlice que permitan superar los 725 km/h., y esta limitacin resulta fsicamente insalvable.

El motor de reaccin convencional (turborreactor) La forma en que est diseado un motor de reaccin convencional (turborreactor) le obliga a realizar siempre el ciclo completo. En un primer momento se produce la admisin de aire a travs de una gran boca situada en la parte delantera, seguidamente se comprime el aire mediante un compresor movido por una turbina situada en la parte trasera del motor; esta compresin vara en una relacin de 5:1 hasta 24:1. El aire comprimido entra en unas pequeas cmaras y se mezcla con el combustible, seguidamente se hace estallar mediante una chispa. El gas sale violentamente hacia atrs, y a la vez que da empuje al avin mueve la turbina encargada de dar energa al compresor.

Figura 9. Ilustracin de un motor de reaccin convencional (turborreactor)

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El sistema se autoalimenta, por eso al principio tiene que ser arrancando mediante un motor auxiliar que haga girar el eje, hasta que se produzca la fuerza suficiente que lo mantenga en funcionamiento. Este tipo de motor tiene unas altas prestaciones a velocidades supersnicas, sin embargo a bajas velocidades se obtiene mayor potencia con motores de hlice clsicos. Por ello, siempre basndose en el principio de reaccin, se disearon otros motores que aportaban una solucin intermedia: el turbohlice y el turbofn o turboventilador.

El motor turbohlice El turbohlice consiste en un motor a reaccin a cuyo eje de la turbina se ha unido una hlice. Esta simple modificacin permite aprovechar la energa de la turbina cuando la velocidad es baja. Los motores turbohlice se prefieren en aviones medianos que no desarrollen velocidades superiores a 600 km/h. Para aviones ms grandes y de mayor velocidad no pueden competir con los turbofan y turborreactores convencionales.

El turbofan o turboventilador El turbofan o turboventilador, tambin llamado turborreactor de doble flujo, no es ms que una variante del motor turbohlice, en el cual a la hlice se le aaden ms palas y se reduce de tamao para que quepa dentro del propio cilindro del motor. Habitualmente, alrededor de un 90% de la energa que produce los gases expandidos es absorbida por la turbina que mueve la hlice, siendo el 10% restante empleado para la producir la aceleracin de25

los gases de escape, por tanto, el chorro de salida supone solo una pequea parte del empuje total. Dependiendo del diseo, la hlice puede emplear hasta una tercera parte de la energa generada, mientras que las otras dos partes se emplean como en cualquier otro motor de reaccin convencional.

Figura 10. Ilustracin de un motor turbohlice

En este tipo de motor se comprime solo una parte del aire entrante y el flujo restante se desva hacia el final de la turbina a travs de una carcasa exterior, donde se mezcla con los gases calientes que son expelidos por la propia turbina, para finalmente salir ambos por la tobera.

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Figura 11. Ilustracin de un motor turbofan

El motor de doble flujo es ms eficiente y aporte un mayor empuje durante el despegue y ascenso que otros reactores, a la vez que el aire que circula por el exterior sirve de refrigeracin. Adems, se reduce el nivel de ruido. Estos motores han sido ampliamente adoptados por los aviones comerciales, mientras que los motores clsicos de reaccin son montados principalmente en los aviones militares caza y aviones de transporte supersnicos, como el mtico Concorde.

1.3

INSTRUMENTOS DE CONTROL

Son dispositivos electrnicos desarrollados con la avinica que permiten al piloto tener conocimiento del estado general de las partes del avin durante el vuelo, las condiciones meteorolgicas, el curso programado del vuelo y diversos sistemas que controlarn las superficies de control para dirigir y mantener un vuelo correcto y seguro. Entre ellos: el horizonte artificial, el radar, el GPS, el piloto automtico, los controles de motores, los aceleradores, la palanca y los pedales de direccin, tubo pitot, luces en general y los conmutadores de arranque.

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Un avin necesita una serie de controles de movimientos, y unos instrumentos que permitan supervisar que la respuesta a esas operaciones se estn desarrollando correctamente. Se distinguen tres controles principales, los cuales se encuentran en todos los modelos de aeroplanos con mayor o menor complejidad:

Control de potencia del motor Columna de control Pedales

El control de potencia del motor influye directamente en la velocidad, permitiendo su incremento o decremento. La columna de control consiste en una palanca que mueve el timn horizontal de cola y los alerones de las alas. Al empujarla hacia delante el timn se mueve hacia abajo, y en consecuencia el morro se inclina igualmente hacia abajo provocando que el avin descienda. Si la columna se empuja hacia atrs el timn hace que levante el morro y el aparato asciende. Por su parte, si la columna se desplaza hacia la izquierda, el alern del ala izquierda se mueve hacia abajo y el del ala derecha hacia arriba, haciendo que el avin se incline hacia la izquierda. Si la columna se mueve hacia la derecha se produce la respuesta contraria.

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Figura 12. La columna de control permite mover el timn horizontal de cola y los alerones de las alas

Los pedales controlan el timn vertical de cola y por tanto la direccin. Cuando se pisa el izquierdo hace que el timn gire a la izquierda, provocando que el morro del aparato gire tambin en la misma direccin. Si se pulsa el pedal derecho se produce el efecto contrario y el morro gira hacia la derecha. Algunos mandos se usan simultneamente en determinadas condiciones. Por ejemplo, cuando se desea ascender, adems de empujar hacia atrs la columna de control, hay que incrementar tambin la potencia del motor. En el caso de los giros tambin suelen simultanearse dos controles: si deseamos por ejemplo girar hacia la izquierda, adems de pisar el pedal izquierdo hay que inclinar a la vez la columna de control hacia el mismo lado, consiguindose as que el avin gire tanto en la horizontal como en el plano inclinado, de modo que la inclinacin de las alas favorezca la maniobra. Los instrumentos principales son los siguientes: Indicador de Velocidad del aire Mide la velocidad del avin con respecto al aire circundante. Este dato es importante ya que la velocidad en medio de una ventisca no es la misma que con respecto al suelo, lo que determinar el nivel de sustentacin del aparato. Dependiendo de si el viento se desplaza a favor o en sentido contrario al de vuelo, as se sumar o29

restar. Si lo hace excesivamente a favor puede perjudicar la sustentacin, necesitndose mayor potencia del motor para contrarrestarlo. Indicador de Altitud Mide la altitud basndose en la presin baromtrica o en seales de radar. Horizonte artificial Mide la inclinacin lateral. O sea, si un ala se encuentra ms inclinada que la otra. Se corrige moviendo la columna de control al lado contrario en que se produce la inclinacin. Indicador de Velocidad de ascenso o descenso Mide la velocidad a que sube o baja el aparato, siempre con respecto al aire que le rodea. Si se est moviendo dentro de una ventisca este valor puede sumarse o restarse al del viento, segn venga en contra o a favor.

Giroscpica Se trata de una brjula o comps que permite determinar el rumbo con una gran precisin. El girscopo aprovecha el movimiento de rotacin natural de la Tierra para ajustar la direccin exacta del norte geogrfico. Otros instrumentos de control -Cuentarrevoluciones: Indica el nmero de revoluciones del motor. -Indicador de temperatura y presin del aceite. -Indicador del nivel de combustible. -Indicador de presin hidrulica (lquido de frenos, flaps, etc.) -Indicador de presin en cabina (slo en aviones presurizados).30

2

PRESENTACIN DEL PROCESO DE CONSTRUCCIN DE AVIONES.

Una vez establecidas las especificaciones, el proceso de diseo que permite al fabricante entregar finalmente al cliente un avin ha de pasar por las siguientes fases: Diseo Conceptual, Diseo Preliminar y Diseo en Detalle. En la fase de Diseo Conceptual, un reducido grupo de ingenieros, no expertos en ningn sistema del avin, pero con conocimientos generales de aerodinmica, estructuras, avinica, motores, dinmica de vuelo, procesos de produccin, mantenimiento de aviones y evaluacin de costes de fabricacin y operacin; da rienda suelta a la imaginacin y buscan el avin ideal. En esta fase surgen las ideas geniales, como los motores en la cola del Caravelle o la "joroba" del B-747. Es aqu cuando se deciden las dimensiones generales del fuselaje, y se hace una estimacin del peso total del avin: estructura y combustible. Se hacen hiptesis de eficiencia aerodinmica y consumo especfico del motor, y finalmente se determina cul es la carga alar, y la relacin empuje de motor/peso al despegue que permite cumplir las actuaciones. A partir de clculos no demasiado sofisticados se determina la superficie del ala, y los valores aproximados del tamao de los estabilizadores de cola, el ngulo de flecha del ala, flaps, timones y alerones. Se decide tambin, el nmero de motores y el empuje necesario de cada uno, si el ala es alta o baja, la cola en "T" o convencional, si llevar wingtips, etc. A la fase de Diseo Preliminar se pasa cuando la configuracin general del avin se tiene definida de forma global y no se esperan cambios importantes. En este punto entran los ingenieros especialistas, y cada uno se encarga de afinar y optimizar el rea tecnolgica que le compete, con sofisticados clculos por31

ordenador, haciendo pequeos ajustes finales a la geometra del avin. Esta fase termina cuando todos los sistemas del avin estn perfectamente definidos: modelo de motor, equipos de aire acondicionado, etc., y adems queda establecida la situacin de cuadernas, largueros y costillas de la estructura. En la ltima fase Diseo en Detalle, se definen todas las piezas cuya unin formarn el avin. En definitiva, se plasman en planos y en sistemas CAD, hasta el ltimo remache del avin. En esta fase tambin se decide cmo debe ser el proceso de produccin, y se disea el utillaje necesario para montar el avin. Esta fase termina cuando las piezas entran en la cadena de produccin y se ensambla el avin. Esta ltima fase comienza con el proceso de fabricacin de las piezas a partir de los materiales generales: se hacen plantillas y herramientas, laminacin de metal, mecanizado, trabajos con plsticos y materiales compuestos, y otras actividades auxiliares. Las herramientas se fabrican para servir de plantillas y superficies de trabajo sobre las que se fabrican piezas de metal o de materiales compuestos. Las plantillas se emplean como patrones de gua para cortar, taladrar y montar. Por lo general, las subsecciones del fuselaje, los paneles de las puertas y los revestimientos (superficies externas) de las alas y de la cola estn fabricados en chapa de aluminio perfilada y cortada con precisin y tratada qumicamente. La fase de montaje comienza con la elaboracin de submontajes a partir de las piezas componentes. Entre los submontajes principales destacan las alas, los estabilizadores, las secciones del fuselaje, el tren de aterrizaje, las puertas y los componentes interiores. Lo primero que se acopla son las partes de la estructura principal, es decir el fuselaje, posteriormente a este se unen las alas seguidas del estabilizador horizontal, del timn de direccin y el cono de la32

cola. El montaje de las alas resulta particularmente laborioso, ya que requiere taladrar con precisin numerosos orificios en el revestimiento metlico, en los que se introducen los clavos para remachar. Una vez terminado, el ala se limpia y se sella desde el interior para asegurar la estanqueidad de los depsitos de combustible. El montaje final tiene lugar en inmensas naves de montaje, algunas de las cuales se cuentan entre los edificios de construccin ms grandes del mundo. La lnea de montaje consta de varias posiciones secuenciales en cada una de las cuales permanece la estructura del avin durante varios das e incluso hasta ms de una semana mientras se efectan los trabajos correspondientes. Numerosos trabajos de montaje tienen lugar simultneamente en cada una de las posiciones, con lo que se originan situaciones en las que puede producirse una exposicin cruzada a productos qumicos. Las piezas y los submontajes se colocan en la posicin apropiada por medio de plataformas rodantes, dispositivos de transporte fabricados a medida y gras-puente. Estas ltimas desplazan la estructura del avin de una posicin a otra hasta que queden instalados los trenes de aterrizaje principal y de morro. A partir de ese momento, los desplazamientos se efectan remolcando la estructura del avin. El interior del avin se cubre en su totalidad con mantas de fibra de vidrio que actuarn de aislante, se tienden el cableado elctrico y las conducciones de aire, al tiempo que las superficies interiores se cubren de paneles decorativos. A continuacin y para uso de los pasajeros se procede a instalar las luces y las mscaras de oxgeno de emergencia, que incorporan habitualmente los portaequipajes. Las cocinas, los aseos y los asientos ensamblados previamente se instalan manualmente asegurndolos a los rales de fijacin que discurren por todo el suelo del avin, y que permiten cambiar rpidamente la configuracin de la cabina de pasajeros, de acuerdo con las necesidades de la compaa.33

Una vez comprobado exhaustivamente el funcionamiento de la totalidad de los componentes del avin, ste se remolca hasta un hangar independiente y bien ventilado para proceder a su pintura. El pintado comienza por una capa de imprimacin protectora (por lo general a base de cromato de zinc) seguida de una capa decorativa externa a base de pinturas de uretano o epoxdicas. Antes de proceder a su entrega, el avin es sometido a una serie de rigurosas pruebas tanto en tierra como en vuelo. Adems de los trabajadores que participan en los procesos reales de ingeniera y construccin, hay otros muchos dedicados a las tareas de planificacin, seguimiento e inspeccin de trabajos, facilitando as el trasiego de piezas y de herramientas. El personal tcnico se encarga del mantenimiento de las herramientas mecnicas y de la puesta a punto de los dispositivos de corte. Se precisan tambin muchos trabajadores para el mantenimiento de las instalaciones, los servicios de conserjera y manejo del parque de vehculos.Cuando el primer prototipo sale de la fbrica, se inicia una larga serie de ensayos en vuelo, que se encaminan por un lado a verificar el correcto funcionamiento de cada uno de los sistemas; y por otro a comprobar las cualidades de vuelo, de forma que se cumplan adecuadamente todos los requerimientos de diseo. Finalmente una vez se superan con xito todos los controles, el fabricante obtiene el Certificado de Aeronavegabilidad, que es como la nota de aprobado, requisito fundamental para que el avin pueda volar legalmente.

1.3

VARIABLES EN EL PROCESO DE CONSTRUCCIN DE AVIONES

Para comenzar es preciso aclarar que para construir un avin es necesario entender y atender requerimientos y necesidades segn el uso que se le dar al mismo una vez elaborado. Esto permite el34

comienzo del diseo y desarrollo de una aeronave, lo cual, demanda definir procesos de fabricacin y realizar la gestin integral de compras, para finalmente conseguir, a costos competitivos, en los plazos exigidos y en la calidad necesaria que demanda el mercado, la fabricacin de aviones. Cuando nos referimos al trmino variable, albergamos todos aquellos puntos o situaciones especficas a las que se va a someter la aeronave y que determinan el enfoque del diseo que se le dar al proyecto. Los requerimientos o especificaciones de diseo consisten en los objetivos que se desea cumpla la aeronave. Tres son los principales:

Cunta carga llevar (en aviones civiles se traduce en nmero de pasajeros) y cuanto espacio se necesita para ello.

A qu distancia se quiere llevar esa carga. A qu velocidad y a qu altura se quiere volar.

Los siguientes son conceptos fsicos imprescindibles en la toma de decisiones para el personal de trabajo:

Presin, en mecnica, fuerza por unidad de superficie que ejerce un lquido o un gas perpendicularmente a dicha superficie. Densidad, masa de un cuerpo por unidad de volumen. Humedad, medida del contenido de agua en la atmsfera.

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Temperatura, propiedad de los sistemas que determina si estn e equilibrio trmico.

El funcionamiento de las aeronaves y de los motores depende de la presin y de la temperatura. De los anteriores conceptos surge la necesidad de estudiar en el diseo las siguientes variables: Peso (W) Un avin debe ser ligero, pero fuerte al mismo tiempo. Hay muchas fuerzas que actan sobre un avin. La estructura del avin debe ser capaz de permanecer intacta an a travs de rfagas de viento o durante vuelo a velocidades por encima de lo normal. El diseo estructural de aviones es diferente a otras ramas de diseo estructural (tales como edificios o barcos) porque un avin debe ser ligero y fuerte a la vez. De las cuatro fuerzas involucradas en resistencia, empuje, y peso), la que estructura es el peso. El cul es una atraccin gravitacional de la tierra. El determinado de la siguiente manera: el vuelo (sustentacin, se ve afectada por la fuerza generada por la peso de un avin est

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Figura 13. Distribucin del peso en un avin

Podemos resumir el peso de la siguiente manera: El peso vaco del avin se suele referir a la aeronave en s, ms el equipo mnimo necesario para que pueda volar: asientos, avinica, aceite de los motores, pintura aplicada, armarios, cocinas, lavabos y tripulacin. El combustible curiosamente no se contabiliza, salvo el llamado no utilizable, es decir, ese mnimo que queda en tuberas y depsitos. En ocasiones, al peso en vaco se le denomina tambin vaco operativo. Peso mximo es el mximo que las autoridades aeronuticas han certificado que la estructura del avin puede soportar sin daarse. En ocasiones se habla del peso mximo en tierra y el peso mximo al despegue, siendo el primero ligeramente superior al segundo, dado que el motor o motores del avin consumen combustible durante el rodaje a la cabecera de pista. La carga til (payload) es todo aquello que una compaa puede meter en una aeronave, cobrando por ello, es decir, pasajeros y carga. Por extensin, este concepto se utiliza en todas las aeronaves aunque sean de uso privado o no comercial.37

El peso mximo al despegue al que nos hemos referido, se compone de la suma del peso en vaco ms la carga til ms el peso del combustible. El sistema de combustible en un avin es el siguiente:

Figura 14. Esquema del sistema de combustible

El combustible se ubica en las alas; La razn por la cual estn ubicados all es que sirven de contrapesos cuando las alas comienzan a generar sustentacin, la fuerza de ascensin que permite al avin mantenerse en el aire, sin estos contrapesos y en un avin cargado, las alas podran desprenderse fcilmente durante el despegue. Adems ellas tienen una gran superficie lo que las hace ideales para el almacenamiento de combustible pues estos tanques son muy bajos respecto a su longitud y anchura lo que evita la, aparicin de balanceos por superficies libres, es decir cuando se forman olas en el tanque a causa del movimiento, lo que puede comprometer seriamente la estabilidad de la aeronave. No38

obstante, en la zona media del avin, de donde parten las alas tambin hay uno o ms tanques de combustible, denominados centrales. De esta forma se puede compensar el cabeceo del avin trasegando combustible y obviamente aumentar la cantidad de combustible a almacenar y en consecuencia aumentar el rango de vuelo del avin. En algunos aviones como el Airbus A330 el A340 y el B-747 hay tambin un tanque trasero, muy cerca de la cola. Debemos resaltar que el peso vaco es fijo, la aeronave, despus de cada revisin en la que se hayan cambiado componentes o se haya pintado se pesa, y cualquier cambio se anota en la documentacin de la aeronave. Los otros dos pesos, son variables en cada momento, y se ajustan entre ellos para no sobrepasar el peso mximo. Es decir, si se lleva mucha carga, pues hay que reducir el combustible, o si se quiere ir muy lejos, no se puede llevar tantos pasajeros y carga. As a veces es necesario limitar el nmero de billetes a la venta en un vuelo concreto. Resistencia al Avance Se llama as a la reaccin al avance que producen las partculas de aire al friccionar contra toda la estructura del avin. Depende de la forma del objeto y de la rugosidad de su superficie. Se puede reducir mediante perfiles muy aerodinmicos del fuselaje y alas del avin. Hay diseos que incorporan elementos para reducir la friccin, consiguiendo que el aire que fluye en contacto con las alas mantenga el llamado flujo laminar cuando se desliza sobre ellas sin producir torbellinos. La resistencia al avance es mayor cuando menor sea la altitud a que se vuele, y disminuir a medida que se ascienda, debido a que la densidad atmosfrica es inversamente proporcional a la altura

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Dependiendo de la velocidad a la que se desplazan los clasifican en:

aviones se

SUBSNICO: Es todo aquel que vuele por debajo de la velocidad del sonido (~340 m/s a temperatura ambiente). Los aviones que vuelan lentamente crean variaciones de presin que viajan a la velocidad del sonido, y que se adelantan al avin. El flujo del aire se ajusta y las variaciones se disipan.

Figura 15. Avin subsnico

Cuando un avin se mueve a velocidad subsnica, las variaciones de presin que se producen en el aire (el ruido) viajan ms rpido que l y se dispersan con facilidad. Si el avin viaja ms deprisa que la velocidad del sonido, las variaciones de presin no se pueden dispersar, por lo que permanecen en la parte delantera del avin en40

forma de cono. El sonido asociado a estas ondas de choque se proyecta en tierra como una bomba snica.

SUPERSNICO: Un avin supersnico es el que vuela ms rpido que la velocidad del sonido. Esto tiene un montn de implicaciones en aerodinmica y propulsin, bsicamente las perturbaciones que genera el avin en el aire viajan ms despacio que el avin, ste las va dejando atrs as que el aire se encuentra de repente con el avin. aviones que vuelan a ms velocidad que el sonido crean poderosas ondas de choque porque el flujo de aire no ha tenido tiempo de ajustarse a su paso. La explosin snica es el sonido asociado a la onda de choque, la cual produce una forma brusca en la modificacin en la compresibilidad del aire. El resultado de esta distorsin incrementa la resistencia al avance del avin que afecta a la sustentacin del ala y a los mandos de vuelo. Por tanto, en los aviones que no estn adecuadamente diseados, es imposible controlar el vuelo.

Figura 16. Avin supersnico

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El ruido es un gran problema asociado con los aviones y sobre todo con el vuelo supersnico. Su mayor nivel de ruido se produce cuando la onda de choque originada por un vuelo supersnico impacta el suelo, generando un fragor en forma de explosin. Este efecto se conoce con el nombre de estampido snico y puede romper los cristales de las ventanas de las casas en zonas muy alejadas del avin que lo ha causado. Los investigadores y los fabricantes intentan reducir tanto el ruido de los motores como el estampido snico, entre otras cosas porque les obligan las regulaciones de las autoridades aeronuticas, que van desde prohibir el vuelo de aviones supersnicos sobre reas pobladas, hasta establecer procedimientos, horarios y trayectorias especiales de despegue y aterrizaje, con el fin de reducir el impacto acstico de cualquier tipo de avin que opera en los aeropuertos. A la hora de construir un avin supersnico los principales problemas son:

Medioambientales, el ruido generado y el estallido snico hace imposible, que vuelen en territorio habitado. Aerodinmicos, el avin tiene una aerodinmica completamente diferente, aunque ms sencilla, que un avin tradicional. Motores Combinacin de regmenes, ahora el avin debe poder volar en subsnico y supersnico. Es poco econmico, rpido pero caro debido a la divergencia de la resistencia

Pues bien, teniendo lo anterior en cuenta es lgico que no se haya tenido casi ningn avin comercial volando, de hecho aviones42

comerciales slo ha habido dos y muy parecidos, parecen casi la misma solucin ambos con una velocidad superior a Mach 2 y llevando unos 100 pasajeros.

Figura 17.Tu-144

Figura 18. El concorde

A la resistencia la influye :

El objeto: forma y tamao: Como ya mencionamos anteriormente la forma de un objeto afecta enormemente a la resistencia al movimiento que ejerce el aire sobre l. Por ejemplo, una esfera (arriba), y sobre todo una superficie cuadrangular (abajo), obligan al aire a cambiar de direccin, con lo que frena al objeto. Un plano aerodinmico (centro) apenas perturba el aire, por lo que sufre poca resistencia al avance.

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Figura 19. Influencia de la forma en el resistencia al avance

El movimiento: velocidad e inclinacin con respecto al flujo

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Figura 20. Influencia de los ngulos de ataques en la resistencia al avance

El aire: masa, viscosidad y compresibilidad. La viscosidad es la propiedad de un fluido (lquido o gas) a oponerse a un cambio en su forma o disposicin de sus elementos cuando fluye. Representa, por tanto, la friccin interna. Se puede decir que ella es la resistencia para fluir, que tambin les da una capacidad pegajosa. La viscosidad en el aire es muy pequea pero suficiente como para que las molculas del aire deseen adherirse a la superficie. La velocidad relativa entre la superficie y las molculas de aire ms cercanas es exactamente cero. Justo sobre la superficie, el fluido tiene una pequea velocidad. Mientras ms nos alejamos de la superficie, va aumentando la velocidad del fluido, hasta que se llega a la velocidad del viento relativo. (Esto ocurre en cerca de 2 cm.).Como el fluido cercano a la superficie, tiene un cambio en la velocidad, el fluido es desviado hacia la superficie. Salvo que el desvo sea muy pronunciado, el fluido seguir la superficie. Este volumen de aire alrededor de las alas, que aparece parcialmente adherida, es llamada capa limite habitualmente en los manuales de aerodinmica. La compresibilidad es la consecuencia de que el avin volando a una misma velocidad, se aproximara a la velocidad del sonido a medida que fuese ascendiendo, lo que producira ondas de choque con efectos aerodinmicos adversos en la estabilidad y controlabilidad del avin. Es importante resaltar que una de las leyes fundamentales que rigen el movimiento de los fluidos es el teorema de Bernoulli, que relaciona un aumento en la velocidad de flujo con una disminucin de la presin y viceversa. El teorema de Bernoulli explica, por ejemplo, la fuerza de sustentacin que acta sobre el ala de un avin en vuelo. Un ala (o plano aerodinmico) est diseada de45

forma que el aire fluya ms rpidamente sobre la superficie superior que sobre la inferior, lo que provoca una disminucin de presin en la superficie de arriba con respecto a la de abajo. Esta diferencia de presiones proporciona la fuerza de sustentacin que mantiene el avin en vuelo. Altura de Vuelo Es la distancia entre el avin y un punto sobre la superficie de la tierra. Un avin comercial vuela tpicamente entre los 33.000 pies y los 40.000 pies (10.000 mts - 12.200 mts aprox.), dependiendo del peso con el que despegue. Ms que altura en aviacin se mide la altitud con referencia al nivel medio del mar (es equivalente a la altura si volamos sobre el mar). La idea es encontrar el ptimo entre volar lo ms alto posible (mientras ms alto, menos densidad del aire, menos resistencia y mayor velocidad) y aprovechar los mejores vientos; esto hace que se consuma menos combustible (del tipo jet A1, que es un combustible de alto octanaje). El otro buen motivo para volar alto es que se evitan la mayora de los fenmenos meteorolgicos (estos ocurren bajo la tropopausa) y el vuelo es ms tranquilo, sin hacer tanto "slalom" entre las nubes, que quedan en su mayora abajo. A veces tambin ocurre que ms alto hay ms viento en contra, por lo que conviene un poco ms bajo, pero en general se busca la mayor altitud. Lo otro es que la altitud de vuelo se ve limitada por el peso del avin, y a medida que avanza el vuelo se puede ir subiendo, ya que se va "quemando" combustible. Por ejemplo en un vuelo de un Airbus 340 entre Madrid y Chile, al despegar se sube a unos 29.00046

pies, con unos 100.000 Kg. de combustible. Ya en la mitad del cruce del ocano se sube sobre 31.000 pies, al entrar en Brasil ya se puede subir sobre 35.000 pies y casi saliendo de Brasil ya se sube sobre 37.000 pies. Si no se esta muy pesado un par de horas antes de llegar se puede subir incluso ms. Potencia De Los Motores Cuando un avin pasa sobre nosotros el aire que estaba quieto, termina con un movimiento hacia abajo. Esto es, el aire es dejado en movimiento despus del paso del avin. Se la ha dado energa al aire. Potencia es energa, o trabajo por tiempo. Luego, sustentacin requiere potencia. Esta potencia es producida por el motor del avin(o la gravedad y las trmicas para los planeadores). Cuanta energa necesitamos para volar? La potencia necesaria para que el avin se sustente, es proporcional a la carga (o peso) por la velocidad vertical del aire. Si la velocidad del avin aumenta al doble, el aire desviado hacia abajo se duplica. El ngulo de ataque debe ser reducido para que obtener una velocidad vertical que es la mitad de la original para obtener la misma sustentacin. La potencia requerida para obtener la sustentacin ahora es la mitad de la original. Esto demuestra que la potencia requerida para obtener la sustentacin disminuye, al aumentar el avin de velocidad. En efecto podemos demostrar que esta potencia, para crear sustentacin es proporcional a la velocidad del avin. Pero, todos sabemos que para volar ms rpido (en crucero) debemos aplicar mas potencia. Necesitamos mas potencia que la potencia necesaria para producir sustentacin. La potencia asociada con la sustentacin descrita arriba, es a menudo llamada resistencia "inducida". Potencia es necesaria tambin para vencer la llamada resistencia parsita, que es la resistencia producida por las antenas, tren de aterrizaje fijo, montantes, etc. al desplazarse a travs del aire.47

La siguiente muestra las curvas de resistencia, para resistencia inducida, resistencia parsita y la curva que representa la suma de ambas, o sea la resistencia total. A baja velocidad la resistencia inducida domina, mientras ms lento se vuele menos aire es desviado hacia abajo y por esto se debe aumentar el ngulo de ataque para mantener la sustentacin requerida. Los pilotos practican volar cerca de la zona de comando reverso, para reconocer que el ngulo de ataque y la potencia que se requiere para volar a velocidades muy bajas es considerable.

Figura 21. Potencia requerida versus velocidad

En crucero, la potencia requerida es dominada por la resistencia parsita, podemos tener en el avin un motor ms potente, pero este servir para poder montar ms rpido, pero poco ayudara para mejorar la velocidad de crucero del avin. Ahora que sabemos como varan los requerimientos de potencia con respecto a la velocidad, podemos por lo tanto entender lo que es la resistencia al avance, es una fuerza.

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Figura 22. Resistencia versus velocidad

La anterior figura nos representa la resistencia inducida, parsita y total en funcin de la velocidad. Estas curvas nos permite deducir algunas cosas, de cmo se disean los aviones. Los aviones ms lentos, como los planeadores son diseados minimizando la resistencia inducida, que domina a bajas velocidades, los aviones rpidos se preocupan ms de la resistencia parsita. Podemos concluir que entre las funciones de un motor en una aeronave est el conseguir que sta alcance o mantenga la velocidad adecuada en cada momento para que las alas puedan generar la sustentacin adecuada para mantener la aeronave en vuelo. As, encontramos dos fuerzas buenas: la sustentacin y la velocidad, que deben superar a dos fuerzas malas: el peso y la resistencia, para que la aeronave siga volando. Las fuerzas buenas, se originan en el motor y las alas. El peso resulta evidente que es el del propio avin atrado por la Tierra, mientras que la resistencia, es la fuera que opone la atmsfera al avance de la aeronave. En este caso, el tipo de resistencia ms importante es la inducida, que genera la propia ala del avin al moverse en el aire. Por la forma del ala, el aire que pasa por debajo del ala y el que lo hace por encima lo hace a diferente velocidad. La diferencia de velocidad crea una diferencia de presin, y esto es lo que crea la sustentacin. Pero, cuanto mayor es la sustentacin, la resistencia inducida es mayor. Igualmente, cuanto ms cerca del suelo la atmsfera es ms densa y por tanto ofrece una mayor resistencia al avance de la aeronave. Con todo esto, una aeronave precisa una mayor potencia de sus motores cerca del suelo que a gran altitud para vencer la resistencia que se opone a su avance, y a mayor potencia, mayor consumo.

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Otras variables: La longitud requerida para despegue y aterrizaje : La longitud de una pista depende principalmente de la altitud del aeropuerto ya que mientras ms elevado se encuentre el aeropuerto mayor va a ser la longitud, debido a que hay menor presin atmosfrica. Por lo general en un aeropuerto Internacional las pistas para aviones grandes suelen Medir entre 2500 y 4500 metros de largo sea 2.5 - 4.5 km y de ancho entre 45 y 70 m para aviones de gran envergadura como el Boeing 747 o el Airbus A380. El tamao de la pista, tambin depende del tamao del aeropuerto as como la cantidad de trfico y el tipo de aviones que recibe. Los costes de operacin El precio del avin Versatilidad en el diseo de interiores y en la seleccin de equipamiento a bordo

2. AVIONES EN COLOMBIA: PROYECCIONES

GAVILAN 358 Para Colombia, el entrar en la era del desarrollo aeronutico, significa un gran paso en el avance del pas, demostrando as, las capacidades de los colombianos, y en general, demostrando que ac se pueden hacer muy buenas cosas. El gaviln es un buen ejemplo de ello, pues fue concebido, diseado y construido completamente por colombianos. Es un avin utilitario,50

monomotor, de tren fijo tipo triciclo, diseado para transporte de carga y pasajeros, que opere a bajo costo de mantenimiento. Fue diseado para las condiciones del pas, tales como la operacin desde pistas cortas y destapadas a lo largo del territorio nacional, permitiendo el traslado de carga y de personal humano, entre las regiones apartadas del pas. El primer modelo desarrollado ha sido, el Gaviln 358, avin impulsado por un motor turboalimentado TEXTRON LYCOMING TIO540-W2A de 350 hp, para transportar 8 personas, incluido el piloto, de ala alta, con amortiguadores elastomricos, para la operacin desde pistas destapadas, con tren de nariz libre, para mejor maniobrabilidad en tierra. El avin posee un perfil alar NACA 4412, con 2.5 grados de ngulo diedro y tambin de ngulo de alabeo, esto para que el avin tuviera un comportamiento dcil a velocidades bajas, ideal para un aterrizaje en pistas cortas, con difcil aproximacin. El centro de gravedad del avin tiene un recorrido amplio, ubicado entre la pared de fuego y aprox. 2 pies antes del tren principal, para permitir mayor flexibilidad de carga. Una de las ventajas de tener el centro de gravedad flexible, es la sencillez en la adaptabilidad para el nuevo proyecto de la empresa, el Gaviln 508T, un avin nuevo, similar al Gaviln 358, pero propulsado por turbina. Ubicacin motor parte delantera del avin. El Gaviln 358, esta propulsado como se dijo anteriormente, por un Motor TEXTRON LYCOMING TIO-540-W2A, turbocargado, de 6 cilindros, pistn turboalimentado, 2500 RPM a mxima potencia que es de 350 hp. Utiliza para la propulsin, una hlice Hartzell de 3 palas, paso variable, de velocidad constante, de 84 pulgadas de dimetro. El paso de la hlice, es controlado por un gobernador, que controla el51

paso de aceite al ncleo de la hlice. Este sistema funciona por diferencias de presiones, lo que hace que para mayor presin de aceite, sea mayor el ngulo de paso obtenido, y es controlado por el piloto desde la cabina. Avin en proceso de carga mxima. Con el motor TIO-540-W2A, el Gaviln tiene un peso mximo de despegue, de 4500lb, vaco de 2800lb y de carga til de 1700lb, lo que lo hace, un avin de alta capacidad de carga vs. tamao, posee una carga de combustible de 120 galones. Es un avin con muy buenas prestaciones y velocidades de operacin, por ser un avin de ala alta, es ms fcil de controlar cuando entra en perdida, el motor permite que la velocidad de perdida con flaps a 0 grados, sea de 128Kph, y con flaps abajo a 40 grados, 107Kph, tambin permite que el rgimen asensorial sea de 880 pies/min. Como fue diseado para operar en pistas cortas, este avin despega en 310m con los flaps a 15 grados; esto para generar una sustentacin mayor al momento del despegue, una carrera de aterrizaje de 200m y de 480m con obstculos de 50 pies; el avin es aplicable para operarlo hasta un techo de servicio mximo de 25000 pies con kit de altura, y de 12500 pies sin kit de altura. En aeronutica, existe un mtodo de comparacin de los modelos de diferentes aviones, que es determinando las condiciones de autonoma del avin, bajo operacin. En el caso del Gaviln, su autonoma se ve reflejada en 3 formas de valorarla; al 75% de potencia, 65% de potencia y 55% de potencia.

75% potencia:

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Cuando el motor esta al 75% de su capacidad, para un vuelo a una altura de 10000 pies, el avin genera una velocidad de crucero de 250Kph, una distancia recorrida mxima de crucero de 682 millas nuticas (1200 Km), con 30 min. De reserva de combustible, y con un consumo en crucero, sin contar ascenso y descenso de 100 galones. El tiempo de vuelo en crucero seria de 5.05 horas. Estas condiciones, varan a medida que se incrementa el techo de servicio, pues a 15000 pies, el avin presenta un leve incremento de la velocidad hasta 260 Kph, y por ende, incrementa el alcance bajo el mismo consuma de combustible, 65% potencia: Cuando el motor esta al 65% de su capacidad, incrementa el alcance y el tiempo de vuelo, y disminuye tanto la velocidad de vuelo como el consumo de combustible. Para condiciones de vuelo de crucero, el avin presenta una velocidad de 240Kph a 10000pies y de 248Kph a 15000 pies, aumenta el tiempo de vuelo a casi 6 horas, y la distancia recorrida seria de 762 millas nuticas (1400Km), con un consumo de combustible de 101 Galones.

Figura 23. Gaviln 358

Se hizo un estudio de la carga paga del avin vs. la autonoma de vuelo, para determinar el alcance del avin y el comportamiento de este bajo condiciones de carga mxima, arrojando como resultados,53

que al 75% de potencia, el Gaviln tiene un alcance de 796 millas nuticas como mximo, y como mnimo, 174 millas nuticas a carga 1600 lb. Estas mediciones fueron hechas, con el avin despegando del nivel del mar, volando a 10000 pies de altura hasta agotar combustible de vuelo de crucero (si tener en cuenta el combustible consumido entre ascenso y descenso), y aterrizando al nivel del mar. Cuando el avin, fue sometido a la misma prueba, pero con el motor al 65% de potencia, se obtuvieron resultados similares, pero se incremento el alcance en casi 100 millas nuticas (aumento el alcance para 1000 lb. de carga, a 875 millas nuticas), manteniendo las mismas prestaciones de 174 millas nuticas para una carga de 1600lb. Los 3 primeros gavilanes de la produccin. El mercado del Gaviln, versin motor, ha sido amplio, hay mucha gente interesada en el modelo, y se han vendido varias unidades, desde que empez la produccin a principio de este ao (1998), 4 unidades para la FAC (Fuerza Area Colombiana), un avin en Guatemala, uno en Uruguay, adems de otras unidades para empresas de transporte de los llanos (SAER). Hay varias propuestas, como la de 8 unidades para el Per, otras 8 unidades para la FAC en el 99, una unidad ms en Guatemala, y varias propuestas de compra en el exterior. Pero se han hecho sondeos dentro de los clientes potenciales del avin, y estos muestran un gran inters por la versin turbina. Por eso, se dio la posibilidad de generar un nuevo modelo, el Gaviln 508T, un modelo turbohlice, ms robusto, que presenta una mejora de las prestaciones de casi un 40%, pues las turbinas que se estn estudiando para el nuevo modelo, serian de 500 hp, pesando casi 150lb menos que el motor.

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DC 3 Fue precisamente la segunda guerra mundial el evento que catapult al DC-3 a tener niveles de produccin nunca antes vistos, an con su ya exitosa carrera. Ya era usado por los pases participantes que alquilaban los DC-3 a Aerolneas y los ajustaban para sus operaciones militares, pero la entrada oficial de Estados Unidos al conflicto en 1941 hizo del DC-3 un protagonista de primera lnea, estando presente en el da D y en Iwo Jima. Y no slo Estados Unidos lo operaba, tambin Japn (como se mencion anteriormente), la Unin Sovitica (que desde 1939 tambin produca DC-3 bajo licencia en Chimky y Tashkent con el nombre de PS-84 o Lisunov Li-2) y el Reino Unido (dnde se le llam "Dakota"). Adicional a esto cualquier DC-3 que caa en manos de Italia o Alemania era de inmediato puesto en servicio en sus respectivas Fuerzas Areas, por lo cual se podra decir que el DC-3 oper para todos los bandos. El DC-3 tuvo muchas designaciones militares, siendo las ms conocidas la C-47, C-53, C-117 y R4D (adems de las Japonesesas y Soviticas). Una vez que acab la guerra las fuerzas militares que haban participado quedaron con un supervit inmenso de DC-3, por lo cual comenzaron a vender el exceso de DC-3 a precios muy bajos, se lleg a decir que era ms caro el combustible que el mismo Avin. Esto ayud a que Pilotos desempleados tuvieran la posibilidad de adquirir Aviones confiables a bajo precio y pudieran formas sus propias empresas, por consiguiente se fueron formando pequeas Aerolneas en diferentes partes del mundo y en algunas regiones con muchos problemas con el transporte. El tener transporte Areo confiable y barato sirvi para catapultar el desarrollo en Latino Amrica, frica, Asia, entre otras regiones. En Europa la demanda de transporte se increment debido a los esfuerzos por reconstruir el entonces semi-destrudo continente, el DC-3 sigui noble y confiable como siempre, llegando incluso a ser usado en el famoso55

"Puente de Berln", muy a pesar de su edad. Posteriormente vio algo de accin en las guerras de Corea y Vietnam, pero fue rpidamente relegado por Aviones ms modernos y de mejores prestaciones tcnicas. En Colombia oper con Satena, Avianca, y otras Aerolneas en su poca dorada, hoy en da sigue operando sobretodo en la regin de la Orinoqua, en la Amazona y en los Llanos Orientales, siendo Villavicencio una conocida capital de operaciones DC-3 a nivel mundial.

Poco se imaginaron en Douglas que ese "Pjaro Bobo" que hicieron en la dcada de los 30 seguira operando a pesar de tener 70 aos de vida, que durante su carrera transformara el mundo y que en su vejez seguira siendo sinnimo de salud y alimentacin para apartadas regiones en Colombia y en otras partes del mundo. Se estima que siguen operando aproximadamente 400 DC-3 de los ms de 15000 que fueron construidos en total, entre ellos 3000 por parte de la Unin Sovitica y unos 500 por parte de Japn. El DC-3 es la base para el Basler BT-67, un Avin que es operado en transporte y ataque por la Polica Nacional de Colombia, la Fuerza Area Colombiana y otros usuarios por fuera de nuestro pas.Figura 24. DC-3

3. AVIONES COMERCIALES56

DC 4: El Douglas DC-4 es un transporte comercial cuatrimotor de gran autonoma desarrollado por la constructora aeronutica estadounidense Douglas Aircraft Company. Durante la Segunda Guerra Mundial fue utilizado como avin militar, realizando posteriormente labores civiles. Caractersticas: 4 tripulantes, capacidad de hasta 86 pasajeros, 28.60 m de longitud x 8.38 m de altura con una envergadura de 35.81 m resiste un mximo de peso al despegue de 33.100 kg.Figura 25. DC-4

Antonov An-225: El An-225 fue diseado para el programa espacial sovitico como un reemplazo del Myasishchev VM-T. Puede transportar los cohetes impulsores del Energa y el transbordardor espacial Buran, teniendo una misin similar al Airbus Beluga y el Shuttle Carrier Aircraft.3 La cola doble era una necesidad, para poder llevar grandes cargas en un contenedor en el exterior, que perturbaran la aerodinmica de una cola convencional. A diferencia del An124, el Mriya no fue diseado para transporte tctico ni operar en pistas cortas.3 Adems, an en las pistas largas tiene dificultades para operar, ya que al despegar crea una enorme perturbacin en el aire que provoca violentos torbellinos, de forma que el primer avin que quiera despegar tras el Mriya debe esperar quince minutos. Por ello, el An-225 suele frecuentar las pistas mas tranquilas, y as evita

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"entorpecer" el frentico ritmo de despegues y aterrizajes, de los grandes aeropuertos. Tras la desaparicin de la Unin Sovitica y la cancelacin del programa Buran, el An-225 operativo fue almacenado. Se retiraron los seis motores Lotorev para utilizarlos en los An124 y el segundo An-225 casi completo y sin motores tambin fue almacenado, pero recientemente el primer avin fue alquilado por una empresa de transporte, para fletes areos de carga pesada. Caractersticas: tripulacin de 6, con 84 m de longitud x 18.10 m de altura y envergadura de 88.40 m, con peso mximo de 175.000 kg

Figura 26. Antonov An-225

C-5 GALAXY: Es un avin de transporte militar logstico pesado diseado para proporcionar a distancias intercontinentales el equivalente estratgico del puente areo. Es el transporte militar estadounidense ms grande y uno de los de mayor tamao del mundo, concebido para llevar cargas de gran tamao. El C-5 fue diseado y producido por Lockheed y es utilizado exclusivamente por la Fuerza Area de los Estados Unidos. Caractersticas: 68 m de envergadura, longitud 75 m, peso mximo de 380 ton y puede transportar carros de combate, helicpteros y hasta 350 soldados.58

Figura 27. C-5 Galaxy

El Airbus A380: Es un avin cuatrimotor o tetrareactor de dos cubiertas fabricado por el consorcio europeo Airbus, subsidiaria de EADS. Posee una longitud de 73 metros de largo, extensin de ala de 79,8 metros, una altura de 24,1 metros, 2 niveles o pisos, 4 motores, capacidad tpica de 555 y capacidad en clase turista de 840 asientos. El primer vuelo de esta aeronave fue realizado en Toulouse, Francia el 27 de abril de 2005 y realiz su primer vuelo comercial el 25 de octubre de 2007 con la aerolnea Singapore Airlines.

Su enorme ventaja es que puede trasladar un tercio ms de pasajeros que un Jumbo y, por lo tanto, se necesitan menos cantidad de vuelos para transportar al mismo nmero de pasajeros. Sus asientos son ms anchos, hay ms espacio para las piernas y tiene un 50% ms de espacio en general que su competidor, el Boeing 747. Sin embargo, una de sus desventajas es que cuantos ms pasajeros lleva un avin, ms posibilidades hay que sufra demoras, ste es un tema importante desde que despus del 9/11 se incrementaron los controles de seguridad en tierra. Por otra parte, dado su tamao, no puede aterrizar en todos los aeropuertos y quienes viajan a ciudades ms pequeas, debern necesariamente combinar vuelos.

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Figura 28. Airbus A380

Dificultades en el desarrollo del A380 El Airbus A380 se encontr en su fase de desarrollo con una gran serie de escollos que salvar; podemos dividir esta serie de dificultades en tres grandes puntos. Problemas de sobrepeso En julio de 2004, aproximadamente un ao antes del primer vuelo del avin, se conoci el desalentador dato del sobrepeso de la estructura del avin, particularmente en el soporte de las alas. Este ascenda a nada menos que 40 toneladas. Segn las promesas del fabricante, el A380 en su configuracin de 555 asientos, ser entre un 15 y 20 % ms econmico de operar que su principal competidor, el Boeing 747, transportando un 35% de pasajeros ms que ste y a una distancia un 10% superior. Si estas promesas no se cumplieran, cifradas en un peso total del avin de 240 toneladas, Airbus incurra en penalizaciones econmicas, de ah la preocupacin suscitada.60

Se ha calculado que cada tonelada extra de peso en la estructura del avin redunda en una reduccin de 12 pasajeros transportados. Las 4 toneladas, por lo tanto, haran que en el A380 viajasen 48 personas menos. Igualmente, es directamente proporcional el peso del avin al consumo de combustible, a los costes operativos en concepto de tasas aeroportuarias y costes de mantenimiento, especialmente en elementos consumibles del tren de aterrizaje (neumticos, frenos y llantas). Para solucionar estos problemas, Airbus decidi emplear compuestos de fibra de carbono. Estos compuestos, formados a partir de una base de petrleo rellena con una resina epxica, son cuatro veces ms resistentes y un 40% ms ligeros que el aluminio. Se utilizan en la estructura central que conecta las dos alas a travs del fuselaje; el compartimento trasero presurizado; superficies de control como flaps, timn, alerones y gran parte de la cola. Mediante esta tcnica, el problema qued resuelto. Otro elemento empleado es el glare (del ingls glass-reinforced cristal reforzado), una aleacin de aluminio y fibra de vidrio que ha permitido reducir el peso en vaco del avin en una tonelada adicional. Airbus Beluga: Tambin conocido como Airbus A300-600ST es un avin de carga, especializado en cargas voluminosas, diseado por Airbus a partir del A300, con grandes modificaciones para poder llevar cargas de gran tamao. Se mantuvo las alas, motores, tren de aterrizaje y la parte inferior del fuselaje. La parte superior del fuselaje se sustituy por una estructura con forma de herradura de 7,4 m de dimetro. Para permitir el acceso a la cabina de carga, la cabina de control se llev a un nivel inferior al de carga, y se incorpor una puerta de 17 m de alto en la parte frontal del avin. Adems se modific la estructura de la cola, que fue alargada y61

ensanchada, aadindole dos timones verticales adicionales, para mejorar la maniobrabilidad y estabilidad del avin.

Figura 29. Airbus Beluga

Result debido a que, a principios de los 90, el traslado por tierra o mar de ciertos componentes para la fabricacin de los aviones del Airbus se hizo inviable. Y para resolver este problema desarrollaron un nuevo modelo de avin capaz de transportar grandes piezas, como motores o cabinas enteras, de un centro de produccin a otro. El Airbus Beluga es capaz de transportar hasta 47 toneladas de carga. Su compartimiento mide 7.4 m de dimetro y 37.7 m de largo, lo que hace que este avin sea requerido para misiones especiales como traslado de gran maquinaria o los componentes de la estacin espacial internacional. Cabe resaltar que a pesar de que existen otros cargueros que pueden transportar cargas mucho ms pesadas (como el Antonov An-225, el Boeing B747 o el Lockheed C-5 Galaxy, pero ninguno62

puede transportar cargas tan grandes y voluminosas como el Beluga.

El Boeing 747: Es un avin comercial transcontinental de fuselaje ancho fabricado por Boeing. Conocido por su impresionante tamao, est entre los aviones ms reconocibles del mundo. Realiz su primer vuelo comercial en 1970, siendo el primer avin con fuselaje ancho.

Los cuatro motores turbofan del 747 son producidos por Pratt & Whitney, cuya referencia JT-9D fue inaugurada con el avin y han sido usados por otros aviones de fuselaje ancho como el Douglas DC-10. Su segundo piso en la parte anterior de la cabina ha hecho de los 747 un icono altamente reconocible del transporte areo. Una disposicin tpica en 3 clases acomoda a 416 pasajeros, mientras que una disposicin de 2 clases acomoda un mximo de 524 pasajeros. El 747-400, la versin ms reciente en servicio, vuela a velocidades subsnicas de Mach 0,85 (913 kilmetros por hora), y ofrece un radio de accin intercontinental de 7.260 millas nuticas (13.446 kilmetros). Se esperaba que los 747 estuviesen obsoletos despus de unas ventas de 400 unidades, pero han sobrevivido a muchas de las expectativas, y, pasadas las crticas, la produccin lleg a 1.000 unidades en 1993. En junio de 2007 se haban construido 1.387 aviones, con 120 ms en diversas configuraciones bajo pedido. El desarrollo ms reciente de este avin, el 747-8, se planea incorporar al servicio en 2009, siendo Lufthansa el cliente de lanzamiento. El 747 es uno de los aviones ms seguidos por el pblico, debido a que permiti a millones de personas realizar vuelos internacionales. Adems fue el primer avin civil de fuselaje ancho, el ms largo y el63

ms pesado, y pionero en la utilizacin de motores turbofan de alta relacin de derivacin, menos contaminantes y ruidosos que los turborreactores convencionales.

Figura 30. Boeing 747

4. LOS AVIONES DEL FUTURO BATIRN SUS ALAS COMO LOS PJAROS. Gracias al efecto combinado de los nuevos materiales y del uso de la informtica, el avin del futuro imitar cada vez ms el vuelo de los pjaros. Utilizar alas areo elsticas que se tensarn como los msculos y se juntarn en vuelo, al mismo tiempo que su ancho y longitud podrn variar hasta un 50%, toda una revolucin en la ingeniera aeroespacial. Por Ral Morales.

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Segn informa la revista Science News, tcnicos norteamericanos han conseguido fabricar un caza supersnico experimental que es controlado por el suave batir de sus alas. Una demostracin de estas habilidades tendr lugar este verano con un F/A-18 modificado. Las alas de este aparato experimental son muy finas y, aunque conservan los clsicos alerones para las movimientos del avin, estos alerones desempean slo una funcin secundaria, ya que lo que hacen es desencadenar los correspondientes movimientos de las alas. Las finas alas de este prototipo pesan quince veces menos que un ala convencional y su uso como superficie de control del avin permite obtener una eficacia mayor que la que facilitan los alerones tradicionales. La pasada primavera, investigadores de la Nasa, del laboratorio de investigacin del ejrcito del aire (AFRL) y del departamento de investigaciones avanzadas de Boeing, procedieron a ensayos preliminares de este prototipo con la finalidad de medir los parmetros fsicos que se aplican a las alas en diferentes condiciones de vuelo. Alas musculares Pero las investigaciones no se limitan slo a la consecucin de alas flexibles, ya que cientficos e ingenieros de diferentes empresas que trabajan para el Pentgono pretenden asimismo modificar la forma de la superficie de las alas, al igual que ocurre con los msculos, que se tensan y distienden al mismo tiempo que aumenta y disminuye su grosor. La empresa Skunk Works, una divisin de Lockheed Martn, de65

Palmdale, en California, pretende asimismo fabricar aviones con pequeas alas que sustituyan a las tradicionales de tal forma que, adheridas al fuselaje, puedan plegarse y aproximarse entre s, tal como hacen las aves. NextGen Aeronautics, por su parte, trabaja en un ala metamrfica que pretende sustituir el ala convencional de los aviones de combate por una mucho ms estrecha ms favorable a la velocidad, mientras que Raytheon Missile Systems, de Tucson, perfila un ala telescpica adaptada a las necesidades de un misil de crucero. El objetivo que persiguen todas estas investigaciones es crear antes del ao prximo un conjunto de maquetas de alas funcionales capaces de reducir a la mitad su longitud y grosor, por lo que la tecnologa aerodinmica se aproxima a lo que fueron los primeros pasos de la aviacin, las alas flexibles de los hermanos Wright, que por razones de seguridad fueron sustituidas a comienzos del siglo XX por estructuras rgidas combinadas con alerones. La creciente capacidad de los ordenadores y la elasticidad y peso de los nuevos materiales, permiten cien aos ms tarde pensar de nuevo en aviones que imitan el vuelo de los pjaros, aunque todava queden unas dcadas para que esta tecnologa, si realmente confirma su validez, traspase la frontera de los vehculos militares y se extienda a la aviacin civil.

5. EMPRESAS Y PROYECTOS

Colombia propone a brasil asociarse para construir aviones militares : El ministro de Defensa, Juan Manuel Santos, dijo en su visita a Brasil que Colombia est interesada en asociarse con ese pas para construir un avin de transporte militar similar al Hrcules, entre otros proyectos de cooperacin tecnolgica y de industria militar.66

Colombia le manifest a Brasil su inters en participar en la construccin de un avin de transporte militar que en cierta forma va a reemplazar el avin Hrcules. () Les dijimos que estamos interesados en participar en ese proyecto con dinero, siendo socios y en la fabricacin de algunas de las partes en Colombia, en forma similar a como hace Airbus en Europa, expres. Segn Santos, este proyecto tiene gran importancia en el propsito de fomentar la industria aeronutica colombiana a travs de la Fuerza Area Colombiana. Tenemos toda una organizacin en ese sentido, afirm.

Brasil firma contrato con Israel: Un contrato por 350 millones de dlares para suministrar docenas de aviones de vigilancia no tripulados a la polica nacional brasilea, inform el jueves un funcionario de la defensa. Los aviones Heron, fabricados por la Industria Aeroespacial Israel, se emplearn para vigilar las fronteras brasileas e impedir el contrabando de armas, drogas y recursos naturales no especificados. Tambin se usarn para reforzar la seguridad durante la Copa Mundial de ftbol del 2014 y las olimpadas del 2016 en Brasil. La empresa Embraer: El 26 de julio anunci el inicio de la construccin de su nueva unidad industrial en la ciudad de vora, en Portugal. La nueva instalacin de 15 mil metros cuadrados, cuya construccin est prevista para terminar hasta fines de 2011, producir estructuras complejas de aeronaves y componentes compuestos. La nueva fbrica de produccin de materiales compuestos contar con procesos de produccin de ltima generacin y seguir los conceptos de manufactura ajustada (lean manufacturing) de la Compaa. Con la intencin de mantener y desarrollar an ms las competencias de sus centros de excelencia, Embraer ha mantenido contacto con organizaciones locales, incluyendo67

potenciales proveedores, universidades.

centros

de

investigacin

y

La inversin total estimada para la instalacin es de 48 millones, suma que est totalmente inclusa en la planificacin y presupuesto de largo plazo de Embraer y es consistente con las proyecciones econmicas y financieras de la Compaa.

China: Gobierno Revolucionario evala la posibilidad de adquirir aeronaves asiticas para la Aviacin Militar Bolivariana. El proyecto incluye un paquete logstico de apoyo de 3 aos, a partir de la entrega. El mircoles 17 de junio, el ministro del PP del Despacho de la Presidencia, Luis Reyes Reyes se reuni con directivos de la Corporacin de la Industria de Aviacin China (AVIC) y de la Corporacin Nacional China de Aerotecnologa, Importacin y Exportacin (CATIC), para evaluar el estatus de proyectos firmados adems de conocer las caractersticas de los equipos que ofrecen estas industrias, para la adquisicin de flota de aviones. Durante la reunin, realizada en el Palacio de Miraflores, el vicepresidente de Catic, Yang Yng, inform que el contrato firmado con el Gobierno venezolano para la adquisicin de aviones de entrenamiento K8, "avanza con mucho xito" y asegur que estn dedicando todo el esfuerzo para garantizar la entrega, en enero de 2010. En este sentido, asegur que el proyecto incluye un paquete logstico de apoyo de 3 aos, a partir de la entrega; agreg que los aviones tienen una garanta de 1 ao y se ofrecen los servicios tcnicos durante toda su vida til.

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CONCLUSIN

Todo proceso conlleva una serie de etapas consecutivas las cuales sin lugar a duda son importantes para la consecucin del objetivo del mismo, en nuestro caso particular el proceso corresponde a la construccin de aviones y las distintas fases en que se divide dicho proceso fueron mencionadas en el trabajo, proporcionando de una manera clara los distintos procesos que se llevan a cabo desde el diseo, hasta el periodo de pruebas; pasando por la fabricacin de piezas, ensamblaje y pintura. Todo esto con la intencin de que el producto resultante cumpla con los requerimientos establecidos por las autoridades aeronuticas para asegurar la calidad del mismo y que sus condiciones son ptimas y seguras para los usuarios de la aeronave.

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Las fases del proceso dependen de variables anteriormente descritas en el desarrollo y de requerimientos y necesidades segn las aplicaciones posteriores para las cuales fue diseado el avin. As podemos encontrar aviones de tipo comercial que incluyen de carga y de transporte de pasajeros, militares, entre otros generales. La situacin de la aviacin en Colombia se ha visto afectada desde siempre por factores econmicos, sociales y polticos generados por el conflicto interno, sin embargo actualmente, a pesar de todos los inconvenientes existen proyectos de carcter internacional que buscan incentivar este campo. Puesto que este no se encuentra muy desarrollado. Obviamente los objetivos de la aviacin colombiana son paralelos a los mundiales en el se