Avión

Un avión (del francés avion, y éste como forma aumentativa del latín avis, ave), también denominado aeroplano, es un aerodino de ala fija, o aeronave más pesada que el aire, provisto de alas y un cuerpo de carga capaz de volar, propulsado siempre por uno o más motores. Los aeroplanos incluyen a los monoplanos, biplanos y triplanos.

En el caso de no tener motor se trataría de un planeador y en el caso de los que superan la velocidad del sonido se denominan aviones supersónicos.

Suelen clasificarse en 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.).

Su principio de funcionamiento se basa en la fuerza aerodinámica que actúa sobre las alas, haciendo que la misma produzca una sustentación. Esta se origina en la diferencia de presiones entre la parte superior e inferior del ala, producida por su forma especial.

Airbus A380, avión comercial con mayor número de plazas.

Historia

El sueño de volar se remonta a la prehistoria. Muchas leyendas y mitos de la antigüedad relatan historias de vuelos como el caso griego del vuelo de Ícaro. Leonardo da Vinci, entre otros inventores visionarios, diseñó un avión, en el siglo XV. Con el primer vuelo realizado por el hombre (Francois Pilatre de Rozier y François d'Arlandes) en un aparato más liviano que el aire, un globo, el mayor desafío pasó a ser la construcción de una máquina más pesada que el aire, capaz de alzar vuelo por sus própios medios.

Años de investigaciones por muchas personas ansiosas de conseguir esa proeza, generaron resultados débiles y lentos, pero continuados. El 28 de agosto de 1883, John J. Montgomery fue la primera persona en realizar un vuelo controlado en una máquina más pesada que el aire, un planeador. Otros aviadores que hicieron vuelos semejantes en aquella época fueron Otto Lilienthal, Percy Pilcher y Octave Chanute.

Avión supersónico Concorde

A principios del siglo XX, fue realizado el primer vuelo en una máquina más pesada que el aire, capaz de generar por sí misma la potencia y sustentación necesaria. Sin embargo, este es un hecho polémico en el cual son acreditados por una parte Alberto Santos Dumont y por otra los Hermanos Wright.

Los hermanos Wright comenzaron sus experimentos con planeadores en 1900, pero es el 17 de diciembre de 1903 cuando terminan la construcción de su primer avión con motor de gasolina de cuatro cilindros y 12 caballos. Pilotado por Orville y avanzando sobre raíles se elevó tres metros y tras cabecear recorrió aproximadamente 30 metros en 12 segundos, cayendo después a tierra, según versión de los propios interesados y de sus "testigos oculares".

Críticos de los hermanos afirman que este vuelo no tuvo testigos considerables (4 salvavidas y un muchacho), dado el aislamiento en que fueron realizadas las pruebas. Otro factor que desmerece tal proeza fue el uso de una catapulta, para el despegue de la nave creada por los hermanos, el Flyer.

En 1905, los Wright recorrieron 25 millas, volando durante 30 minutos sin tocar tierra.

De hecho, el vuelo de Santos Dumont fue realmente la primera persona en realizar un vuelo en una aeronave más pesada que el aire por medios propios, ya que el Kitty Hawk de los hermanos Wright solo dejó la necesidad de la catapulta en 1908. Realizado en París, Francia el 12 de noviembre de 1906, no solamente fue bien testimoniado por locales y por la prensa, también por varios aviadores y autoridades.

A pesar de esas evidencias documentadas en la prensa de la época, Santos Dumont es considerado como el creador de la aviación moderna solamente en Brasil, y, en menor escala, en Francia y Portugal, siendo un asunto muy controvertido hasta hoy.

Los hermanos Wright estudiaron minuciosamente cuanto se sabía hasta entonces sobre aeronáutica, llegando a sus propias conclusiones. En 1900 comenzaron sus experimentos con planeadores, pero es el 17 de diciembre de 1903 cuando terminan la construcción de su primer avión con motor de gasolina de cuatro cilindros y 12 caballos. Pilotado por Orville y avanzando sobre raíles se elevó tres metros y tras cabecear recorrió aproximadamente 30 metros en 12 segundos, cayendo después a tierra, según versión de los propios interesados y de sus "testigos oculares".

En 1905, los Wright recorrieron 25 millas, volando durante 30 minutos sin tocar tierra. Otros inventores como Henri Farman, mejoraron el invento de los hermanos Wright.

En 1911 aparece el primer hidroavión gracias al estadounidense Glen H. Curtiss y en 1913 el primer cuatrimotor, el "Le Grand", diseñado por el ruso Igor Sikorski.

Tras la Primera Guerra Mundial, los ingenieros entendieron que el rendimiento de la hélice había llegado al límite y comenzaron a buscar un nuevo método de propulsión para alcanzar mayores velocidades. En 1930 Frank Whittle patenta sus primeras turbinas y Hans von Ohain hace lo propio en 1935. En Alemania, el 27 de agosto de 1939 despega el HE-178 de Heinkel que montaba un motor de Ohain, realizando el primer vuelo a reacción de la historia.

Fue antes de la Segunda Guerra Mundial, cuando los ingenieros entendieron que el rendimiento de la hélice había llegado al límite y comenzaron a buscar un nuevo método de propulsión para alcanzar mayores velocidades. En 1930 Frank Whittle patenta sus primeras turbinas; en Alemania lo hace Hans von Ohain en 1935. En Alemania, el 27 de agosto de 1939 despega el HE-178 de Heinkel que montaba un motor de Ohain, realizando el primer vuelo a reacción de la historia.

Estructura

Los aviones más característicos son los aviones de transporte subsónico, aunque no todos los aviones tienen su misma estructura, suelen ser muy parecidos. Las principales partes de estos aviones son:

• Ala: generan la sustentación.
• Fuselaje: es la parte central del avión, donde se alojan la tripulación y la carga de pago.
• Superficies estabilizadoras: permiten controlar el vuelo el avión y estabilizarlo.
• Grupo motopropulsor: proporcionan el empuje necesario para que el avión se mueva.
• Tren de aterrizaje: evita el contacto del avión con el suelo y permite su desplazamiento en tierra.
• Sistemas de control: permiten controlar el avión y mejorar su seguridad y confort.
• Instrumentos: permiten controlar el avión y mejorar su seguridad y confort.

Tomando como punto de partida los estudios del ingeniero alemán Otto Lilienthal y de Octave Chanute, sobre los principios del vuelo empezaron a construir sus propios planeadores a partir de septiembre de 1900, en Kill Devil Hills, cerca de Kitty Hawk, Carolina del Norte.

Ingeniosos, observadores y metódicos, hicieron grances avances, experimentando los efectos de la presión del aire en más de 200 superficies de alas. En 1902, tras ejecutar más de 1.000 vuelos con un nuevo planeador confirmaron sus datos de Kitty Hawk. Pronto obtuvieron sus primeras patentes sobre sistemas de estabilización y control de planeadores. En 1903 construyeron su primera hélice según cálculos originales, un 35% más efectiva que otras hélices fabricadas hasta entonces. A continuación construyeron un avión de 337 kg con un motor de 12 CV. El 17 de diciembre de 1903, en Kitty Hawk, realizaron los primeros vuelos propulsados de la historia.

A pesar de la falta de apoyo, se dedicaron al desarrollo de máquinas y aviones mejores. En 1908 Wilbur Wright batió nuevas marcas de distancia y altitud de vuelo en Francia. Este mismo año los Wright firmaron un contrato con el Servicio de Transmisiones de los Estados Unidos para producir un avión que pudiera volar durante 10 minutos a una velocidad de 64 km/h. Después, recorrieron Europa, donde les rindieron honores. A su regreso a Estados Unidos en 1909, recibieron más homenajes. Wilbur fue presidente de la Compañía Americana Wright. Murió el 30 de mayo de 1912 en Dayton.

El 17 de diciembre de 1903, en Kitty Hawk, Orville Wright realizó el que se considera primer vuelo de una avión tripulado y semipropulsado con éxito, que duró 12 segundos, el aparato se llamaba Flyer I. El 9 de septiembre de 1908, en Fort Meyer (Virginia), estableció nuevas marcas cuando el primer avión Wright voló durante 62 minutos completando 57 círculos a una altura de 36,6 m.

Este vuelo convirtió a Orville en una celebridad internacional. Inicio así una época de incesante actividad: al frente de su equipo de pilotos de exhibición, comprobaba todas las piezas nuevas del material utilizado en los aviones Wright y supervisaba la producción de las fábricas Wright. Tras la muerte de Wilbur en 1912, Orville fue el presidente de la Compañía Americana Wright. Tres años después vendió sus acciones. Más tarde trabajó como ingeniero en la misma. Murió el 30 de enero de 1948 en Dayton.

Ala (aeronáutica)

Ala de un avión.

En aeronáutica se denomina ala a un cuerpo de perfil aerodinámico capaz de generar una diferencia de presiones entre su intradós y extradós al deplazarse por el aire lo que, a su vez, produce sustentación. Se utiliza en diversas aeronaves.

Partes de ala.

• Alerón
• Aleta
• Freno
• Borde de Ataque

Formas en planta más comunes.

• Flecha
  • Positiva
  • Negativa
  • Variable (conocidas como alas de geometría variable)
• Elíptica
• Delta
• Rectangular

Fuselaje

El fuselaje es la parte central de un avión, donde se alojan la tripulación del avión y la carga de pago (mercancías y pasajeros), y además alberga diversos sistemas y equipos que sirven para dirigir el avión. También sirve como estructura central a la cual se acoplan las demás partes del avión, como las alas, el grupo motopropulsor o el tren de aterrizaje.

Su forma obedece a una solución de compromiso entre una geometría suave con poca resistencia aerodinámica y ciertas necesidades de volumen o capacidad para poder cumplir con sus objetivos. En un avión comercial, gran parte del volumen está dedicado a la cabina de pasajeros, cuya disposición depende de diversos factores como la duración del vuelo, los servicios a bordo, los accesos al avión, las salidas de emergencia, tripulación auxiliar, etc.

La mercancía o carga se suele tranportar en las bodegas de los aviones de transporte de personas, situadas debajo de la cabina de pasajeros y en la cola del avión; en aviones exclusivamente cargueros, que pueden haber sido construidos expresamente para este fin o ser aviones de pasajeros dados de baja y adaptados para el transporte de cargas. También existen versiones combi en la que parte de la cabina de pasajeros se separa mediante un mamparo y se dedica al transporte de carga. Además existen aviones con cabina en diáfano que permiten un buen transporte y manejo de la carga, además de ser fácilmente adaptable a cualquier otro tipo de misiones.

Algunos aviones poseen rampas de acceso o aperturas por el morro o por la parte posterior para la carga y descarga de mercancías voluminosas, por ejemplo, el Airbus Beluga.

El fuselaje debe disponer de un número determinado de salidas de forma que se cumplan las normativas internacionales de evacuación ante una emergencia. Esto incluye la instalación en algunos aviones de rampas, toboganes inchables, etc. Además, el fuselaje debe disponer de una serie de registros y accesos que permitan la inspección y revisión del avión además de los servicios de abastecimiento en tierra.

Superficies estabilizadoras

Superficies de control.

Las superficies estabilizadoras son elementos, generalmente situados en la parte trasera del avión, que permiten su control y aseguran la estabilidad y confort del vuelo.

El estabilizador horizontal es semejante a un ala pequeña que se sitúa en la cola del avión. Existen casos, especialmente en aviones militares y rara vez en los civiles, en los que la superficie horizontal se haya situada por delante del ala; en estos casos se dice que está en disposición canard. Se divide en una parte fija delantera, denominada plano fijo horizontal, y una parte móvil detrás, denominada timón de profundidad.

El estabilizador vertical está situado en la cola del avión y, de la misma forma que el estabilizador horizontal, se divide en deriva y timón de dirección.

Existen diversas configuraciones de colas de avión con diferentes posiciones de los estabilizadores. La posición de cola baja es la más común en aviones de transporte civil dotados de turbofanes bajo el ala, mientras que si están adosados al fuselaje en su parte trasera se suele adoptar una configuración en T. La disposición cruciforme es habitual en aviones turbohélice, especialmente en los clásicos. La configuración de doble estabilizador vertical se suele utilizar en aviones desmesuradamente grandes, como el Airbus Beluga, en aviación embarcada en portaaviones o en aviones de superioridad aérea; en general, se utiliza en casos donde la superficie vertical necesaria es muy grande o la altura total está limitada. Existe una segunda versión en cuchilla poco usada por necesitar dos pseudofuselajes. Algunos entrenadores militares usan una disposición en V, con dos superficies estabilizadoras que son a la vez estabilizadores horizontales y verticales.

El motor de un avión es el mecanismo que genera el empuje necesario para el movimiento del avión, que de esa forma gana la suficiente velocidad para generar sustentación en las alas. Generalmente se hallan situados en elementos carenados denominados góndolas, situados bajo el ala del avión. En algunos casos los motores se hayan integrados en el ala o adosados en el fuselaje, por lo cual no necesitan góndolas.

Funcionamiento

Todos los motores trabajan tomando aire del exterior, mezclándolo con combustible, quemando la mezcla y extrayendo energía de los gases calientes a alta presión resultantes en el proceso.

El un motor alternativo, o de émbolo, estos pasos se realizan de forman intermitente en los cilindros como en un motor de automóvil. Fue la primera forma de propulsión en aviación, pero actualmente su uso está limitado a avionetas debido a su elevado peso y su eficiencia se reduce drásticamente al aumentar la altura y velocidad de vuelo.

En un motor de turbina los diferentes pasos se realizan de forma continua, pero en tres zonas diferentes del motor. Los motores turbina toman aire del exterior, el cual entra al compresor donde su presión aumenta hasta seis veces la atmosférica. El aire comprimido pasa a la cámara de combustión, y por último los gases calientes producto de la combustión pasan por una turbina, de forma que en ella se obtiene el trabajo mecánico necesario para mover el compresor antes de ser expulsados para proporcionar empuje. En  turbohélices y turbofanes, parte del trabajo de la turbina se utiliza para mover la hélice o el ventilador carenado. Un turbohélice es mucho más eficiente que un turbofan a velocidades bajas, pero a velocidades superiores a 0,6 mach la hélice se comporta mal y por ello se utiliza el turbofan.

En un motor a reacción, se le añade una cámara de combustión a la salida llamada postcombustor  que logra aumentar el empuje proporcionado por el motor, pudiendo así el avión volar por encima de la velocidad del sonido en  vuelo supersónico, aunque este no es el sistema de propulsión ideal de este tipo de vuelo.

El número de motores varía entre uno (que se coloca entonces en el morro), dos (generalmente uno a cada lado del ala o en la parte posterior del fuselaje del avión), tres (dos en el ala y uno en el estabilizador horizontal) o cuatro (dos bajo cada lado del ala, o dos a dos en la parte posterior del fuselaje). Existen además otros aviones que tienen más motores, pero son menos comunes.