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10 innovaciones aeronáuticas sin las cuales estaríamos atrapados en el campo

10 innovaciones aeronáuticas sin las cuales estaríamos atrapados en el campo
Satisfacer
  1. Perfil aerodinámico
  2. Hélice
  3. Motor de avión
  4. Combustible para aviones
  5. Controles de vuelo (Fly-by-wire)
  6. Aluminio y aleaciones de aluminio
  7. Piloto automático
  8. Tubos de pitot
  9. Control de tráfico aéreo
  10. Tren de aterrizaje

10: perfil aerodinámico

Las aspas aerodinámicas están diseñadas para generar la máxima sustentación.

iStockphoto / Thinkstock

Los pájaros tienen. Como murciélagos y mariposas. Dédalo e Ícaro los usaron para escapar de Minos, rey de Creta. Estamos hablando de alas, por supuesto, o perfiles aerodinámicos, que tiene la función de soportar una aeronave. Los perfiles aerodinámicos suelen tener una forma de gota ligera, con una superficie superior curva y una superficie inferior más plana. Como resultado, el flujo de aire sobre un ala crea un área de mayor presión debajo del ala, lo que resulta en una fuerza hacia arriba que hace que el avión despegue del suelo.

Curiosamente, algunos libros científicos invocan el principio de Bernoulli para explicar la edificante historia de las superficies aerodinámicas. Según esta lógica, el aire que se mueve en la superficie superior de un ala tiene que viajar más – y por lo tanto tiene que moverse más rápido – para alcanzar el borde de fuga al mismo tiempo que el aire se mueve a lo largo de la superficie del ala. La diferencia de velocidad crea una diferencia de presión que provoca una elevación. Otros libros consideran esto absurdo y prefieren confiar en las leyes de movimiento probadas de Newton: el ala empuja el aire hacia abajo, luego el aire empuja el ala hacia arriba.

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9: Hélice

¿Es un bigote o una hélice?

¿Es un bigote o una hélice?

iStockphoto / Thinkstock

El vuelo más pesado con el que comenzó el aire planeadores – Aviones ligeros que pueden volar durante largos períodos sin utilizar un motor. Los planeadores eran las ardillas voladoras de la aviación, pero pioneros como Wilbur y Orville Wright querían una máquina que pudiera imitar a los halcones, con un vuelo potente y poderoso. Esto requirió un sistema de propulsión para proporcionar empuje. Los hermanos diseñaron y construyeron las primeras hélices de avión, junto con motores de cuatro cilindros refrigerados por agua para operarlas.

Hoy en día, el diseño y la teoría de las hélices han avanzado mucho. Básicamente, una hélice funciona como un ala giratoria, proporcionando sustentación, pero hacia adelante. Vienen en una variedad de configuraciones, desde hélices de dos palas de paso fijo hasta modelos de cuatro y ocho palas de paso variable, pero todos hacen lo mismo. Cuando las palas giran, desvían el aire hacia atrás y ese aire, gracias a la ley de acción-reacción de Newton, empuja las palas hacia adelante. Esta fuerza se conoce como bucear y trabajar para oponernos Diapositiva, la fuerza que retrasa el movimiento de avance de una aeronave.

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8: motor a reacción

Un motor de avión moderno espera pedidos en un aeropuerto.  ¿Qué haría Frank Whittle con eso?

Un motor de avión moderno espera pedidos en un aeropuerto. ¿Qué haría Frank Whittle con eso?

iStockphoto / Thinkstock

En 1937, la aviación dio un gran paso adelante cuando el inventor e ingeniero británico Frank Whittle probó el primer motor a reacción del mundo. No funcionó como los aviones de hélice de pistón de la época. En cambio, el motor de Whittle aspiró aire a través de las aspas del compresor orientadas hacia adelante. Este aire entró en una cámara de combustión, donde se mezcló con el combustible y se quemó. Un chorro de gas sobrecalentado salió del tubo de escape, empujando el motor y el avión hacia adelante.

Hans Pabst van Ohain, de Alemania, se hizo cargo del diseño de la base de Whittle e impulsó el primer vuelo de un avión a reacción en 1939. Dos años más tarde, el gobierno británico finalmente despegó un avión, el Gloster E.28 / 39, utilizando el El motor innovador de Whittle Design. Al final de la Segunda Guerra Mundial, los jets Gloster Meteor, que luego fueron modelos piloteados por pilotos de la Royal Air Force, persiguieron cohetes V-1 alemanes y los lanzaron desde el cielo.

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Hoy en día, los turborreactores están reservados principalmente para aviones militares. Los aviones comerciales usan motores turbofan, que siempre ingieren aire a través de un compresor orientado hacia adelante. En lugar de quemar todo el aire entrante, los motores turbofan hacen circular un poco de aire alrededor de la cámara de combustión y se mezclan con el chorro de gas sobrecalentado que sale del tubo de escape. Como resultado, los motores turbofan son más eficientes y producen mucho menos ruido.

7: combustible de aviación

¡Porfavor llene!  Aproximadamente 70.000 galones (265.000 litros) de combustible para este avión de carga Antonov AN-124-100 deberían resolver el problema.

¡Porfavor llene! Aproximadamente 70.000 galones (265.000 litros) de combustible para este avión de carga Antonov AN-124-100 deberían resolver el problema.

© Pat Vasquez-Cunningham / ZUMA Press / Corbis

Los primeros aviones de pistón usaban los mismos combustibles que su automóvil: gasolina y diesel. Pero el desarrollo de los motores a reacción requirió un tipo diferente de combustible. Aunque algunos extravagantes extravagantes abogaron por el uso de mantequilla de maní o whisky, la industria de la aviación rápidamente cambió al queroseno como el mejor combustible para aviones de alta potencia. El queroseno es un componente del petróleo crudo que se obtiene cuando el aceite se destila o se separa en sus partes constituyentes.

Si tiene una estufa o una lámpara de queroseno, es posible que esté familiarizado con el combustible de color paja. Los aviones comerciales, sin embargo, requieren un contenido de queroseno más alto que el combustible utilizado para fines domésticos. Los combustibles de aviación deben arder limpiamente, pero deben tener un punto de inflamación más alto que los combustibles para automóviles para reducir el riesgo de incendio. Los combustibles de reacción también deben permanecer fluidos en el aire frío de la atmósfera superior. El proceso de refinación elimina toda el agua en suspensión, que puede convertirse en partículas de hielo y bloquear las líneas de combustible. Y el punto de congelación del queroseno en sí se controla cuidadosamente. La mayoría de los combustibles para aviones no se congelan hasta que el termómetro alcanza menos 58 grados Fahrenheit (menos 50 grados Celsius).

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6: Controles de vuelo (Fly-by-wire)

Gary Krier realizó el primer vuelo del avión F-8 Digital Fly-By-Wire.  Usó la computadora del módulo de comando Apollo 15 para el control.  Tenía una memoria total de 38 K, de los cuales 36 K eran de solo lectura.

Gary Krier realizó el primer vuelo del avión F-8 Digital Fly-By-Wire. Usó la computadora del módulo de comando Apollo 15 para el control. Tenía una memoria total de 38 K, de los cuales 36 K eran de solo lectura.

Imagen cortesía de NASA

Una cosa es pilotar un avión. Otra cosa es controlarlo de forma eficaz sin volver a caer en la tierra. En un avión ligero simple, el piloto transmite comandos desde el timón a través de enlaces mecánicos a las superficies de control en las alas, alerones y cola. Estas superficies son los alerones, los elevadores y el timón, respectivamente. Un piloto usa los alerones para rodar lateralmente, las bandas para picar hacia arriba o hacia abajo y el timón a babor o estribor. Tachuela y tachuela, por ejemplo, requieren una acción simultánea de alerón y timón, haciendo que el ala se sumerja en la curva.

Los aviones militares y comerciales modernos tienen las mismas superficies de control y se benefician de los mismos principios, pero eliminan las conexiones mecánicas. Las primeras innovaciones incluyeron sistemas de control de vuelo hidráulicos y mecánicos, pero eran vulnerables a los daños de combate y ocupaban mucho espacio. Hoy en día, casi todos los aviones grandes dependen de la tecnología digital. volar por cable sistemas, que realizan ajustes en las superficies de control basándose en cálculos de una computadora de a bordo. Esta sofisticada tecnología permite que un avión comercial complejo sea pilotado por solo dos pilotos.

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5: Aluminio y aleaciones de aluminio

Reproducción a tamaño real del planeador de los hermanos Wright de 1902 en reposo en el Monumento Nacional de los hermanos Wright en Kitty Hawk, Carolina del Norte

Reproducción a tamaño real del planeador de los hermanos Wright de 1902 en reposo en el Monumento Nacional de los hermanos Wright en Kitty Hawk, Carolina del Norte

© Kevin Fleming / Corbis

En 1902, los hermanos Wright pilotearon el avión más sofisticado de la época: un planeador monoplaza con “piel” de muselina estirada sobre una estructura de abeto. Con el tiempo, la madera y la tela dieron paso a la madera laminada. monocasco, una estructura de aeronave en la que el revestimiento de la aeronave soporta todo o parte de las tensiones. Los fuselajes de monocasco permitieron aviones más robustos y aerodinámicos, lo que llevó a una serie de récords de velocidad a principios de la década de 1900. Desafortunadamente, la madera utilizada en estos aviones requería un mantenimiento constante y se deterioraba cuando se exponía a los elementos.

En la década de 1930, casi todos los diseñadores de aviones preferían la construcción totalmente metálica al glamour. El acero era un candidato obvio, pero era demasiado pesado para hacer un avión práctico. El aluminio, por otro lado, era ligero, resistente y fácil de moldear en varios componentes. Los fuselajes con paneles de aluminio cepillado, unidos por remaches, se han convertido en un símbolo de la era moderna de la aviación. Pero el material tenía sus problemas, el más grave de los cuales era la fatiga del metal. Como resultado, los fabricantes han desarrollado nuevas técnicas para detectar áreas problemáticas en las partes metálicas de una aeronave. Hoy en día, los equipos de mantenimiento utilizan ultrasonido para detectar grietas y fracturas por tensión, incluso pequeños defectos que pueden no ser visibles en la superficie.

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4: piloto automático

No todos los aviones modernos tienen un sistema de piloto automático, pero muchos lo tienen, y puede ayudarlo con todo, desde el despegue hasta el crucero y el aterrizaje.

No todos los aviones modernos tienen un sistema de piloto automático, pero muchos lo tienen, y puede ayudarlo con todo, desde el despegue hasta el crucero y el aterrizaje.

iStockphoto / Thinkstock

En los inicios de la aviación, los vuelos eran cortos y la principal preocupación del piloto era no caer al suelo después de unos divertidos momentos en el aire. Sin embargo, con la mejora de la tecnología, los vuelos cada vez más largos han sido posibles, primero en los continentes, luego en los océanos y luego alrededor del mundo. El cansancio del piloto se ha convertido en una gran preocupación en estos viajes épicos. ¿Cómo puede un solo piloto o una pequeña tripulación permanecer despierto y alerta durante horas y horas, especialmente durante las monótonas sesiones de crucero a gran altitud?

Entrar en piloto automático. Inventado por Lawrence Burst Sperry, hijo de Elmer A. Sperry, el Piloto automático, o sistema de control de vuelo automático, conecta tres giroscopios a las superficies de una aeronave que controla el cabeceo, balanceo y guiñada. La aeronave realizó correcciones basadas en el ángulo de desviación entre la dirección del vuelo y los parámetros originales del giroscopio. El revolucionario invento de Sperry pudo estabilizar el vuelo de crucero normal, pero también pudo realizar despegues y aterrizajes sin asistencia.

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El sistema de control de vuelo automático de los aviones modernos difiere poco de los primeros pilotos automáticos giroscópicos. Los sensores de movimiento (giroscopios y acelerómetros) recopilan información sobre la actitud y el movimiento de los aviones y proporcionan estos datos a las computadoras del piloto automático, que envían señales a las superficies de control en las alas y la cola para mantener la ruta deseada.

3: tubos de Pitot

El tubo de codo que ha demostrado ser esencial para el vuelo moderno.

El tubo de codo que ha demostrado ser esencial para el vuelo moderno.

iStockphoto / Thinkstock

Los pilotos necesitan controlar una gran cantidad de datos cuando están en la cabina de un avión. Velocidad relativa – la velocidad de un avión en relación con la masa de aire por la que está volando – es una de las cosas más importantes que monitorean. Para una configuración de vuelo específica, tanto para aterrizar como para navegar económicamente, la velocidad de una aeronave debe permanecer dentro de un rango de valores muy estrecho. Si vuela muy lentamente, puede experimentar una pérdida aerodinámica, cuando no hay suficiente sustentación para superar la fuerza descendente de la gravedad. Si vuela demasiado rápido, puede sufrir daños estructurales, como pérdida de flaps.

En aviones comerciales, Tubos de pitot soportar la carga de la velocidad de medición. Los dispositivos llevan el nombre de Henri Pitot, un francés que necesitaba un instrumento para medir la velocidad del flujo de agua en ríos y canales. Su solución fue un tubo delgado con dos agujeros: uno al frente y otro al costado. Pitot orientó su dispositivo de modo que el orificio frontal mire hacia arriba, permitiendo que el agua fluya a través del tubo. Al medir la diferencia de presión en los orificios frontales y laterales, pudo calcular la velocidad del agua en movimiento.

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Los ingenieros de aviación se dieron cuenta de que podían lograr lo mismo montando tubos de Pitot en el borde de las alas o sobresaliendo del fuselaje. En esta posición, el flujo de aire en movimiento fluye a través de los tubos y permite una medición precisa de la velocidad de la aeronave.

2: Control de tráfico aéreo

La vista desde una torre de control de tráfico aéreo.  Es hermoso y lleno de compromisos.

La vista desde una torre de control de tráfico aéreo. Es hermoso y lleno de compromisos.

© Bob Sacha / Corbis

Hasta ahora, esta lista se ha centrado en las estructuras de las aeronaves, pero una de las innovaciones más importantes en la industria de la aviación, de hecho, una colección de innovaciones, es control de tráfico aéreo, el sistema que garantiza que los aviones puedan despegar de un aeropuerto, viajar cientos o miles de kilómetros y aterrizar de forma segura en el aeropuerto de destino. En los Estados Unidos, más de 20 centros de control de tráfico aéreo monitorean el movimiento de las aeronaves en todo el país. Cada centro es responsable de un área geográfica definida, de modo que cuando una aeronave vuela a lo largo de su ruta, se transfiere de un centro de control a otro. Cuando el avión llega a su destino, el control se traslada a la torre de tráfico del aeropuerto, que proporciona todas las instrucciones para llevar el avión a tierra.

El radar de vigilancia juega un papel clave en el control del tráfico aéreo. Las estaciones terrestres fijas, ubicadas en aeropuertos y centros de control, emiten ondas de radio de onda corta, que viajan a los aviones, los alcanzan y capturan. Estas señales permiten a los controladores de tráfico aéreo monitorear las posiciones y trayectorias de las aeronaves en un volumen dado de espacio aéreo. Al mismo tiempo, transporta la mayoría de los aviones comerciales. transpondedor, dispositivos que transmiten la identidad, altitud, dirección y velocidad de la aeronave cuando es “interrogada” por el Radar.

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1: tren de aterrizaje

puede ver claramente el tren de aterrizaje de este E-2C Hawkeye cuando se acerca a la cabina del USS John C. Stennis.

Puede ver claramente el tren de aterrizaje de este E-2C Hawkeye cuando se acerca a la cabina del USS John C. Stennis.

Stocktrek / Thinkstock

Aterrizar un avión comercial parece ser uno de los esfuerzos tecnológicos más inverosímiles. Un avión tendría que aterrizar 10,668 metros (35,000 pies) y desacelerar 1,046 kilómetros (650 millas) a 0 millas por hora. Oh, sí, y tiene que soportar su peso total, alrededor de 170 toneladas, en algunas ruedas y soportes que deben ser resistentes, pero completamente retráctiles. ¿Es de extrañar que el tren de aterrizaje sea el número uno en nuestra lista?

Hasta finales de la década de 1980, la mayoría de los aviones civiles y militares usaban tres configuraciones básicas de tren de aterrizaje: una rueda por soporte, dos ruedas una al lado de la otra sobre un soporte o dos ruedas una al lado de la otra. Junto a otras dos ruedas una al lado de la otra. ruedas laterales. A medida que los aviones se volvían más grandes y pesados, los sistemas de tren de aterrizaje se volvían más complejos, tanto para reducir la tensión en las ruedas y los soportes, como para disminuir las fuerzas aplicadas al revestimiento de la pista. El tren de aterrizaje de un avión superjumbo Airbus A380, por ejemplo, tiene cuatro vagones: dos de cuatro ruedas cada uno y dos de seis ruedas cada uno. Independientemente de la configuración, la fuerza es mucho más importante que el peso, por lo que encontrará acero y titanio, no aluminio, en los componentes metálicos de un tren de aterrizaje.

Los buzos de la Armada brasileña recuperan gran parte del timón del Airbus A330 de Air France en el Océano Atlántico, a unos 1.200 kilómetros al noreste de Recife.  El accidente ocurrió ocho días antes, el 1 de junio de 2009. Vea más imágenes del vuelo.

Los buzos de la Armada brasileña recuperan gran parte del timón del Airbus A330 de Air France en el Océano Atlántico, a unos 1.200 kilómetros al noreste de Recife. El accidente ocurrió ocho días antes, el 1 de junio de 2009. Vea más imágenes del vuelo.

© Fuerza Aérea Brasileña / Documento / Xinhua Press / Corbis

El 1 de junio de 2009, el vuelo 447 de Air France se estrelló inesperadamente a cientos de metros por segundo antes de golpear su estómago en el Océano Atlántico, destrozando el avión y matando a los 228 pasajeros y tripulación. Au fil du temps, les enquêteurs sur les acidentes ont pu reconstituer ce qui n’allait pas cette nuit fatidique: une combinaison de temps violent, de dysfonctionnement de l’équipement e de confusão de l’équipage a provoqué le décrochage et la chute de el avión.

El vuelo 447 envió una onda expansiva a la industria de la aviación. El avión, un Airbus A330, era uno de los aviones más confiables del mundo, sin víctimas de vuelos comerciales registrados antes de la falla del vuelo de Air France. Entonces, el accidente reveló la aterradora verdad: los vehículos más pesados ​​que el aire operan con tolerancias muy estrictas. Cuando todo es cinco de cinco, un avión hace lo que debe, volar, sin casi ningún esfuerzo aparente. En realidad, su capacidad para permanecer en el aire se basa en una compleja interacción de tecnologías y fuerzas, todas trabajando juntas en un delicado equilibrio. Has alterado este equilibrio de alguna manera y un avión no podrá despegar del suelo. O, si ya está en el aire, volverá al suelo, a menudo con resultados desastrosos.

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Este artículo explorará la delgada línea entre volar alto y caer rápidamente. Echemos un vistazo a 10 innovaciones esenciales para la estructura y función de un avión moderno. Comencemos con la estructura única, las alas, que tienen todos los objetos voladores.