Principios Fundamentales del Vuelo: Descenso, Virajes y Operaciones en Pista
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Descenso con Motor
El avión desciende en vuelo equilibrado a velocidad constante. En esta situación, la sustentación (L) es igual a la componente del peso (W) perpendicular a la trayectoria de vuelo, y la resistencia (D) es igual al empuje parcial (Tparcial) más la componente del peso (W) paralela a la trayectoria de vuelo.
Planeo (Sin Motor o a Ralentí)
El avión mantiene un descenso equilibrado porque la componente del peso (W) paralela a la trayectoria de vuelo compensa la resistencia (D), mientras que la sustentación (L) contrarresta la componente del peso (W) perpendicular a la trayectoria, similar a un planeador.
Ángulo y Razón de Planeo
- Ángulo de planeo (α): A menor ángulo de planeo, mayor es la distancia horizontal recorrida (d) para una determinada altura descendida (h).
- Razón de planeo: La mejor (mayor) razón de planeo se obtiene con el mínimo ángulo de planeo.
Mejor Razón de Planeo
Indica la máxima distancia horizontal que el avión puede recorrer con la mínima pérdida de altura (distancia vertical), manteniendo la velocidad recomendada. Un ejemplo común es 1:9 (recorre 9 unidades horizontales por cada unidad vertical perdida).
Virajes
Un viraje es un movimiento que implica una fuerza lateral, la cual es proporcionada por la componente horizontal de la sustentación.
Ejecución de Viraje Nivelado
Para realizar un viraje nivelado, es crucial mantener la altitud y la velocidad constantes. El piloto debe usar los alerones, el timón de dirección (rudder) y el elevador de manera coordinada.
Radio de Viraje
Es la distancia horizontal desde el avión hasta el centro del viraje. El radio de viraje será mayor cuanto mayor sea la velocidad (V) del avión.
Razón de Viraje (Rate of Turn - ROT)
Es la rapidez con la que el avión cambia de dirección, medida en grados por segundo. La razón de viraje estándar (Standard Rate Turn) es de 3 grados por segundo (completando un giro de 360° en 2 minutos).
Factor de Carga
El factor de carga (N) es la relación entre la sustentación (L) y el peso (W) del avión (N = L/W). Se expresa en múltiplos de la aceleración de la gravedad (g). Cualquier fuerza aplicada al avión que desvíe su trayectoria produce un esfuerzo en su estructura.
Factor de Carga Límite
Es la máxima carga que la estructura del avión puede soportar sin sufrir daños estructurales permanentes o fallos.
Limitaciones Estructurales
Están definidas por el tipo de maniobras que se espera que el avión realice durante su vida útil operacional, de acuerdo con el propósito para el que fue construido. Incluyen:
- Factores de carga límite
- Peso máximo
- Velocidades máximas
Carga Alar
Es el peso máximo bruto del avión dividido por el área del ala.
Velocidad de Maniobra (Va)
Es la velocidad máxima a la cual una aplicación total y brusca de los controles de vuelo no sobrecargará la estructura del avión. A esta velocidad, el avión entrará en pérdida (stall) antes de exceder su factor de carga límite. Es una velocidad importante a respetar en aire turbulento.
Categorías de Aeronaves
- Categoría Normal: El avión no está diseñado para realizar operaciones acrobáticas.
- Categoría Utilitaria: Puede realizar algunas operaciones acrobáticas limitadas, pero con ciertas restricciones (por ejemplo, limitaciones de peso, sin pasajeros en asientos traseros, sin equipaje).
Despegue
Es la maniobra de aceleración en pista, generalmente con máxima potencia, y la transición durante la cual el avión pasa de ser soportado por el tren de aterrizaje en la pista a ser sustentado por sus alas en el aire.
Fuerzas en el Despegue
La aceleración en pista depende de la fuerza neta, que es la diferencia entre el empuje (T) y la suma de la resistencia aerodinámica (D) y la fricción con la pista (Ff). La distancia requerida dependerá del valor de T - (D + Ff).
Factores que Afectan el Despegue
- Velocidad de despegue (Vlof)
- Peso del avión
- Centro de gravedad (balance)
- Densidad del aire (altitud de densidad)
- Condición de la pista (seca, mojada, inclinada)
- Viento
- Configuración del avión (flaps)
Distancia de Despegue
Es la distancia total requerida desde la suelta de frenos hasta que el avión alcanza una altura de 50 pies sobre el nivel de la pista.
Carrera de Despegue
Es la distancia recorrida en pista desde la suelta de frenos hasta que las ruedas abandonan el suelo (liftoff).
Efecto del Peso en el Despegue
Un mayor peso requiere una mayor velocidad de despegue (Vlof), lo que resulta en una mayor carrera y distancia de despegue.
Efecto del Viento en el Despegue
- Viento de frente (Headwind): Permite alcanzar la velocidad de despegue (Vlof) con una menor velocidad respecto al suelo (groundspeed), resultando en una menor carrera y distancia de despegue.
- Viento de cola (Tailwind): Requiere una mayor velocidad respecto al suelo para alcanzar Vlof, resultando en una mayor carrera y distancia de despegue.
Errores Típicos y Factores Críticos en el Despegue
- Errores comunes: No calcular o considerar adecuadamente la distancia de despegue requerida versus la distancia de pista disponible, especialmente en pistas cortas o bajo condiciones desfavorables.
- Factores críticos: Intentar despegar con un ángulo de ataque excesivo (puede llevar a una pérdida prematura), despegar con viento de cola significativo.
Aterrizaje
Fuerzas en el Aterrizaje
Durante la aproximación y el aterrizaje, el empuje generalmente se reduce al mínimo necesario (o ralentí) para controlar la senda de descenso. La resistencia (D) aumenta significativamente al disminuir la velocidad y al desplegar dispositivos hipersustentadores y frenos aerodinámicos.
Desaceleración en Tierra
Para desacelerar en tierra tras el contacto, se utilizan frenos aerodinámicos (como spoilers, si están disponibles) y los frenos de las ruedas.
Distancia de Aterrizaje
Es la distancia total requerida desde que el avión cruza el umbral de la pista a 50 pies de altura hasta su detención completa en la pista.
Carrera de Aterrizaje
Es la distancia recorrida sobre la pista desde el primer contacto de las ruedas (touchdown) hasta que el avión se detiene completamente.