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Aviones Presentation Transcript

  • 1. Aviones… también denominado aeroplano, es un aerodino de ala fija, o aeronave con mayor densidad que el aire, provisto de alas y un espacio de carga capaz de volar, impulsado por uno o más motores. Los aeroplanos incluyen a los monoplanos, biplanos ytriplanos. Losaeroplanos sin motor, diseñados por primera vez por el Ing. Ángel Lascurain y Osio, se han mantenido desde los inicios de la aviación para aviación deportiva y en la segunda guerra mundial para transporte de tropas, se denominan planeadores o veleros. Según la definición de la OACI es un Aerodino propulsado por motor, que debe susustentación en vuelo principalmente a reacciones aerodinámicas ejercidas sobre superficies que permanecen fijas en determinadas condiciones de vuelo.2 La palabra "avión" es un acrónimo francés para Appareil Volant Imitant l‘Oiseau Naturel ("aparato volador que imita el ave natural")Pueden clasificarse por su uso como aviones civiles (que pueden ser de carga, transporte de pasajeros, entrenamiento, sanitarios, contra incendios, etc.) y aviones militares (carga, transporte de tropas, cazas, bombarderos, de reconocimiento o espías, de reabastecimiento en vuelo, etc.). También pueden clasificarse en función de su planta motriz; aviones propulsados pormotores a pistón, motores a reacción (turborreactor, turborreactor de doble flujo, turbohélice, etc.) o propulsores (cohetes).Su principio de funcionamiento se basa en la fuerza aerodinámica que se genera sobre las alas, en sentido ascendente, llamada sustentación. Esta se origina por la diferenciadepresiones entre la parte superior e inferior del ala, producida por la forma del perfil alar
  • 2. HistoriaEstructura
  • 3. El sueño de volar se remonta a la prehistoria. Muchas leyendas y mitos de la antigüedad cuentan historias de vuelos como elcaso griego del vuelo de Ícaro. Leonardo da Vinci, entre otros inventores visionarios, diseñó un "avión", en el siglo XV. Con elprimer vuelo realizado por el ser humano por François de Rozier y el marqués de Arlandes (en 1783) en un aparato másliviano que el aire, un globo de papel construido por los hermanos Montgolfier, lleno de aire caliente, el mayor desafío pasóa ser la construcción de una máquina más pesada que el aire, capaz de alzar vuelo por sus propios medios.Años de investigaciones por muchas personas ansiosas de conseguir esa proeza, generaron resultados débiles y lentos, perocontinuados. El 28 de agosto de 1883, John Joseph Montgomery fue la primera persona en realizar un vuelo controlado conuna máquina más pesada que el aire, un planeador. Otros investigadores que hicieron vuelos semejantes en aquella épocafueron Otto Lilienthal, Percy Pilcher y Octave Chanute.Sir George Cayley, que sentó las bases de la aerodinámica, ya construía y hacía volar prototipos de aeronaves de ala fijadesde 1803, y consiguió construir un exitoso planeador con capacidad para transportar pasajeros en 1853, aunque debido aque no poseía motores no podía ser calificado de avión.El primer avión propiamente dicho fue creado por Clément Ader, el 9 de octubre de 1890 consigue despegar y volar 50 m.con su Éole. Posteriormente repite la hazaña con el Avión II que vuela 200 m en 1892 y el Avión III que en 1897 vuela unadistancia de más de 300 m. El vuelo del Éole fue el primer vuelo autopropulsado de la historia de la humanidad, y esconsiderado como la fecha de inicio de la aviación en EuropaEl brasilero de Brasil brasileño Santos Dumont fue el primer hombre en despegar a bordo de un avión, impulsado por unmotor aeronáutico; algunos países consideran a los hermanos Wright como los primeros en realizar esta hazaña, debido aldespegue que dijeron haber realizado el 17 de diciembre de 1903, despegue que duró 12 segundos y en el que recorrieronunos 36,5 metros. Sin embargo, Santos Dumont fue el primero en cumplir un circuito preestablecido, bajo la supervisoroficial de especialistas en la materia, periodistas y ciudadanos parisinos. El 23 de octubre de 1906, voló cerca de 60 metros auna altura de 2 a 3 metros del suelo con su 14-bis, en el campo de Bagatelle en París.Santos Dumont fue realmente la primera persona en realizar un vuelo en una aeronave más pesada que el aire por mediospropios, ya que el Kitty Hawk de los hermanos Wright necesitó de la catapulta hasta 1908. Realizado en París, Francia el 12 denoviembre de 1906, no solamente fue bien testimoniado por locales y por la prensa, sino también por varios aviadores yautoridades.En 1911 aparece el primer hidroavión gracias al estadounidense Glen H. Curtiss; en 1913 el primer cuatrimotor, el «LeGrand», diseñado por el ruso Ígor Sikorski y en 1912, Juan Guillermo Villasana crea la hélice Anáhuac, fabricada de madera.3Tras la Primera Guerra Mundial, los ingenieros entendieron, un poco demasiado pronto, que el rendimiento de la hélice teníasu límite y comenzaron a buscar un nuevo método de propulsión para alcanzar mayores velocidades. En 1930, FrankWhittle patenta sus primeros motores de turbina de compresor centrífugo y Hans von Ohain hace lo propio en 1935 con susmotores de compresor axial de turbina. En Alemania, el 27 de agosto de 1939 despega el HE-178 de Heinkel que montaba unmotor de Ohain, realizando el primer vuelo a reacción pura de la historia.
  • 4. EstructuraSuperficies de sustentaciónAlasFuselajeSuperficies de controlAleronesFlapsSpoilersSlatsEstabilizadores horizontalesEstabilizadores verticalesAcción de los componentesGrupo moto propulsorTren de aterrizajeInstrumentos de controlAviación comercial
  • 5. Los aviones más conocidos y usados por el gran público sonlos aviones de transporte de pasajeros, aunque la aviacióngeneral y la aviación deportiva se encuentran muydesarrolladas sobre todo en los Estados Unidos. No todos losaviones tienen la misma estructura, aunque tienen muchoselementos comunes. Los aviones de transporte usan todosuna estructura semimonocasco de materiales metálicoso materiales compuestos formada por unrevestimiento, generalmente de aluminio que soporta lascargas aerodinámicas y de presión y que es rigidizado poruna serie de elementos estructurales y una serie deelementos longitudinales. Hasta los años 30 era muyfrecuente la construcción de madera o de tubos de aluminiorevestidos de tela.
  • 6. Superficies de sustentaciónUna superficie de sustentación es cualquier superficiediseñada para obtener una fuerza de reacción cuando seencuentra en movimiento relativo con respecto al aire quela rodea, dos ejemplos de superficies de sustentación son lasalas de los aviones o la hoja de una hélice.
  • 7. AlasArtículo principal: Ala (aeronáutica).Las alas, constituidas por una superficie aerodinámica que le brinda sustentación alavión debido al efecto aerodinámico, provocado por la curvatura de la parte superiordel ala (extradós) que hace que el aire que fluye por encima de esta se acelere y por lotanto baje su presión (creando un efecto de succión), mientras que el aire que circulapor debajo del ala (que en la mayoría de los casos es plana o con una curvatura menor ya la cual llamaremos intradós) mantiene la misma velocidad y presión del airerelativo, pero al mismo tiempo aumenta la sustentación ya que cuando este incide sobrela parte inferior del ala la contribuye a la sustentación, fuerza que contrarresta la acciónde la gravedad.Las partes más importantes de un ala son:a) Borde de ataque. Es la parte del ala que encara al viento cuando el avión se encuentraen vuelo, normalmente tiene una forma redondeada.b) Borde de salida. Es la parte trasera del ala y es la última sección que pasa a través delaire, su forma normalmente es delgada y aplanada.c) Comba. Es la curvatura de un ala, va desde el borde de ataque hasta el borde desalida.
  • 8. FuselajeEl fuselaje es el cuerpo del avión al que se encuentranunidas las alas y los estabilizadores tanto horizontalescomo verticales. Su interior es hueco, para poderalbergar dentro a la cabina de pasajeros y la demandos y los compartimentos de carga. Sutamaño, obviamente, vendrá determinado por eldiseño de la aeronave.
  • 9. Superficies de controlEn determinadas partes de un vuelo la configuracióndel ala se hace variar mediante las superficies decontrol o de mando que se encuentran en las alas:los alerones, presentes en todo tipo de avión, másotros que no siempre se hallan presentes, sobre todoen aparatos más ligeros, aunque sí en los de mayortamaño: son los flaps, los spoilers y los slats. Todasellas son partes móviles que provocan distintosefectos en el curso del vuelo.,,
  • 10. AleronesLos alerones son superficies móviles que se encuentran en losextremos de las alas y sobre el borde de salida de estas. Son losencargados de controlar el desplazamiento del avión sobre sueje longitudinal al crear una descompensación aerodinámica delas alas, que es la que permite al avión girar, ya que cuando segira la palanca de mando e hacia la izquierda el alerón derechobaja, creando más sustentación en el ala derecha, y el alerónizquierdo sube, desprendiendo artificialmente el flujo laminar delala izquierda y provocando una pérdida de sustentación en esta;lo inverso ocurre cuando inclinamos la palanca de mando haciala derecha. Todos los aviones presentan estas superficies decontrol primarias.
  • 11. FlapsLos flaps son dispositivos hipersustentadores que se encuentranubicados en el borde de salida del ala, cuando están retraídosforman un solo cuerpo con el ala. Éstos son utilizados en ciertasmaniobras (comúnmente el despegue y el aterrizaje), en las cualesse extienden hacia atrás y abajo del ala a un determinadoángulo, aumentando su curvatura. Esto provoca una reacción enel perfil alar que induce más sustentación, o la misma con velocidadmenor; al hacer que el flujo laminar recorra más distancia desde elborde de ataque al borde de salida, y proveyendo así de mássustentación a bajas velocidades y altos ángulos de ataque, almismo tiempo los flaps generan más resistencia en la superficiealar, por lo que es necesario contrarrestarla, ya sea aplicando máspotencia a los motores o disminuyendo el ángulo de ataque delavión. Éste es con mucho el dispositivo hipersustentador másfrecuente.Además de estos, y a partir de un cierto tamaño de aparato, puedenexistir los siguientes dispositivos hipersustentadores
  • 12. SpoilersLos spoilers son superficies móviles dispuestas enel extradós. Su función es reducir la sustentacióngenerada por el ala cuando ello es requerido, porejemplo para aumentar el ritmo de descenso o en elmomento de tocar tierra. Cuando sonextendidos, separan prematuramente el flujo de aireque recorre el extradós provocando que el ala entreen pérdida, una pérdida controlada podríamos decir.
  • 13. SlatsLos slats, al igual que los flaps, son dispositivos hipersustentadores, ladiferencia está en que los slats se encuentran ubicados en el borde deataque, y cuando son extendidos aumentan aún más la curvatura delala, impidiendo el desprendimiento de la capa límite aun con elevadosángulos de ataque es decir velocidades reducidas.En las alas también se encuentran los tanques de combustible. La razón porla cual están ubicados allí es para que no influyan en el equilibrio longitudinalal irse gastando el combustible. Sirven de contrapesos cuando las alascomienzan a generar sustentación, sin estos contrapesos y en un avióncargado, las alas podrían desprenderse fácilmente durante el despegue.También en la mayoría de los aviones comerciales, el tren de aterrizajeprincipal se encuentra empotrado en el ala, así como también los soportesde los motores.
  • 14. Estabilizadores horizontalesSon dos superficies más pequeñas que las alas, situadas casisiempre en posición horizontal (generalmente en la parte traseradel fuselaje, y en distintas posiciones y formas dependiendo deldiseño, las cuales garantizan la estabilidad en el sentidolongitudinal, es decir, garantizan un ángulo de ataque constantesi el piloto no actúa sobre los mandos. En ellos se encuentranunas superficies de control esencial que son losllamados timones de profundidad) con los cuales se controla laposición longitudinal del aparato, base de la regulación de lavelocidad. Mediante el movimiento hacia arriba o hacia abajo deestas superficies, se inclina el avión hacia abajo o hacia arriba, loque se llama control del ángulo de ataque, es decir su posiciónrespecto a la línea de vuelo. Este es el movimiento de «cabeceo».
  • 15. Estabilizadores verticalesEs/Son una(s) aleta(s) que se encuentra (n) en posiciónvertical en la parte trasera del fuselaje (generalmente en laparte superior). Su número y forma deben serdeterminadas por cálculos aeronáuticos según losrequerimientos aerodinámicos y de diseño, que aporta laestabilidad direccional al avión. En éste se encuentra unasuperficie de control muy importante, el timón dedirección, con el cual se tiene controlado el curso del vuelomediante el movimiento hacia un lado u otro de estasuperficie, girando hacia el lado determinado sobre supropio eje debido a efectos aerodinámicos. Este efecto sedenomina movimiento de «guiñada».
  • 16. Acción de los componentesCada uno de los componentes actúa sobre uno delos ángulos de navegación, que en ingenieríaaeronáutica se denominan ángulos de Euler, y engeometría, ángulos de Tait-Bryan.Acción de alerones: alabeo.Acción del timón de profundidad: cabeceo.Acción del timón de dirección: guiñada.
  • 17. Grupo motopropulsorSon los dispositivos cuya función es la de generarla tracción necesaria para contrarrestar la resistenciaaerodinámica que se genera precisamente porla sustentación. Estos motores son largamentedesarrollados y probados por su fabricante. En el casode los aviones sin motor o planeadores, la tracción seobtiene por el componente de la gravedad segúnel coeficiente de planeo
  • 18. Tren de aterrizajeLos trenes de aterrizaje son unos dispositivos, bien fijos (aviaciónligera) o bien móviles y retráctiles para que la aeronave se desplacepor tierra, que no es su elemento natural. Permiten que la aeronavetenga movilidad en tierra. Existen varios tipos de trenes deaterrizaje, pero el más usado en la actualidad es el de triciclo, esdecir, tres componentes, uno en la parte delantera y dos en las alasy parte de compartimientos dentro del ala y del fuselaje protegidospor las tapas de los mismos que pasan a formar parte de laaeronave, En el caso de que los trenes permanecieran en posiciónabierta generarían gran resistencia aerodinámica alavión, reduciendo su rendimiento y la velocidad, provocando unmayor uso de combustible. No todos los aviones tienen la capacidadde retraer sus trenes, sobre todo los más ligeros yeconómicos, incluso de transporte de pasajeros.
  • 19. Instrumentos de controlSon dispositivos tanto mecánicos como electrónicos(aviónica) que permiten al piloto tener conocimientode los parámetros de vuelos principales, como lavelocidad, altura, rumbo, ritmo de ascenso odescenso, y del estado de los sistemas del avióndurante el vuelo, como los motores, el sistemahidráulico, el eléctrico, las condicionesmeteorológicas, el rumbo programado del vuelo, laruta seguida.
  • 20. Aviación comercialLa aviación comercial es una actividad que hacen lascompañías aéreas, dedicadas al transporte aéreo biende personas, bien de mercancías. En 1919 nacen lasprimeras compañías aéreas, son: KLM (7 de octubre -Países Bajos) en Europa y Avianca (5 de diciembre -Colombia) en América.