| 2.- Partes del avión |
En este apartado vamos a analizar las partes básicas del avión, e intentaré explicar sus distintas y posibles configuraciones, aunque me centraré en un avión comercial (pensad en un B747, por ejemplo), que es el que más o menos todos tenemos en mente y así nos podremos guiar con facilidad.
| 2.1 Fuselaje | Su misión básica es la de transportar la carga de pago, protegiéndola de las inclemencias exteriores, alojar a la cabina de tripulación y a diversos sistemas y equipos y ser la estructura central del avión a la cual se acoplan todas las demás.
Con carga de pago me refiero a todo aquello que pague por usar el avión: personas, maletas, mercancías, etc. etc. etc.
Su forma redondeada es debido a que tiene que cumplir una serie de requerimientos de volumen. Podríais pensar: pues hombre, yo con un cuadrado consigo más volumen. Efectivamente, pero aparte del volumen, tiene que tener una geometría suave, para disminuir lo máximo posible la resistencia aerodinámica.
En general, los fabricantes (que podrían ser Airbus (EU), Boeing (USA), Lockheed (USA)) entregan los aviones "vacíos", y son las compañías aéreas (Iberia, Spanair, AA, etc.) las que se encargan de definir la configuración del avión. Vamos, que aunque ahora el A380 digan que tiene capacidad para 800 pasajeros, algunas compañías meterán más asientos de primera clase y solo cabrán 500, otras meterán 800 de Turista e iremos todos hacinados, etc. etc.
Las mercancías y demás, como todos sabemos, suelen ir en las bodegas, aunque en ocasiones se encuentran en la misma parte que los pasajeros, separadas por una mampara. |
Estas son algunas de las configuraciones típicas del B747. Como podeis ver, varía sustancialemnte la cantidad de asientos en clase Turista, en favor de clases más cómodas.
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| 2.2 El ala | Igual a vosotros no os sorprende, pero yo creo que esta es de las cosas que más me sorprendió cuando comencé a dar clases: los aviones solo tienen un ala  . Sí, solo tienen un ala y dos semialas. Esto es debido a que el ala es una única estructura, no son dos acopladas al fuselaje, sino una estructura contínua, de punta a punta.
El ala, como bien supondréis, es la que se encarga de proporcionar la mayor sustentación al avión: es decir, la que le da las características necesarias para que no se caiga  (también más adelante os pondré un dibujito y explicaré alguna cosa de cómo funciona un ala).
|  | La forma más eficiente para esto es la de planta elíptica. Sin embargo, no se usa porque es muy difícil fabricarlo (como dice mi profesor de dibujo: "la elipse es imposible dibujarla, solo se puede aproximar"), y por eso se usa el ala con estrechamiento (la que usan todos los aviones), que es más barata y de mejores características que un ala rectangular, y que no es más que un rectángulo con el borde de salida más estrecho.
Al hablar del ala, es frecuente utilizar varios términos, que posiblemente, por si mismos, no nos dicen nada, y que por eso comentaré ahora brevemente:
Se puede hablar de borde de ataque o de borde de salida: el primero es la parte "de delante" (aguas arriba), la que va cortando el aire, mientras que la segunda es por donde fluye la estela (aguas abajo). También se puede hablar de intradós, y extrádos, siendo el primero la parte de arriba (hacia las estrellas), y el extrados la de abajo (hacia la tierra).
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| 2.3 Estabilizadores horizontal y vertical. Movimientos del avión | Estos elementos son las superficies horizontal y vertical que tenemos en la parte trasera del avión, en forma de cruz. El estabilizador horizontal está dividido en "plano fijo horizontal" y en "timón de profundidad". Este último es la parte móvil de atrás del todo, y sirve para "subir o bajar" el morro del avión (movimiento de cabeceo). El estabilizador vertical está dividido en "plano fijo vertical" y "deriva", que sirve para el movimiento lateral, llamado "guiñada".
Además, en el borde de salida de las alas (superficie de arriba, extremo de fuera), se encuentran los alerones, que operan de forma antisimétrica (si uno sube, el otro baja), de manera que permiten que al avión se "balancee".
Todos estos movimientos los podéis ver en la siguiente figura: | | En esta figura se puede apreciar bastante bien los movimientos básicos del avión alrededor del eje x (momento de balance), del eje y (momento de cabeceo) y del eje z (momento de guiñada).El momento de guiñada se consigue utilizando la Deriva, el momento de Balance operando los alerones, y el momento de cabeceo con el Timón de Profundidad. |
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| 2.4 Motores | | Aunque para muchos esta sea la parte más interesante, la verdad es que de momento no hemos dado mucho de ellos. Yo creo que es por la complejidad que tienen los motores, así que lo único que os puedo comentar es que en general se usan motores de turbina, que funcionan, esquemáticamente, de la siguiente manera: El aire entra a la cámara de compresión, donde se les aumenta la presión hasta varias veces la atmosférica. Este aire comprimido se mezcla con el combustible y se quema. Los gases a altas presiones y temperaturas que se producen mueven una turbina, que proporciona la energía necesaria para mover el compresor, y salen por las toberas proporcionando el empuje necesario. Algunos aviones llevan un post-combustor, lo que les proporciona algo más de empuje. |  | En cualquier caso, los aviones de transporte no suele sobrepasar 0'8M (es decir, 0'8 veces la Velocidad del Sonido, Mach). Esto es debido a que a partir de 0.9M aproximadamente, empiezan a aumentar bruscamente la resistencia aerodinámica, y se empiezan a producir perturbaciones violentas en todo el fuselaje, incluyendo los elementos de control, por lo que el manejo del avión se complica (hasta superar ~1.1M.), aparte de que incomodaría al pasaje.
(Anécdota)
De hecho, en los años 70 creo recordar, cuando la aviación estaba expandiéndose, los aviones que intentaba volar a más de 1M, se desintegraban en el aire debido a estas perturbaciones (aunque los ingenieros de la época no sabían que pasaba). La explicación del porqué de esto es algo complicada, así que si alguien tiene interés especial en saberlo, lo pregunta y yo se lo explicaré como buenamente pueda .gif) . Como cosa curiosa, e interesante a la vez, os comento que hace 20 años o así (o igual más, no se me la fecha), un avión Jumbo (creo que era un Jumbo, no me quedé con el dato tampoco) explotó en pleno vuelo frente a las Bahamas, de manera misteriosa. Poco tiempo después, otro avión del mismo modelo, se desintegró también mientras volaba. El pánico se extendió, y se prohibió el vuelo de estos aviones hasta que se averiguasen las causas de qué es lo que pasaba. Pues bien, resulta que, en determinadas condiciones, los motores de los aviones, ni más ni menos, soltaban una chispa que hacía que el combustible se inflamase y explotase. Hubo que cambiar varios elementos de todo el elenco de aviones, para evitar en el futuro estos acontecimientos. Es increíble ver como, sin más ni más, pasan estas cosas, que nadie sabe muy a ciencia cierta porqué ocurren, y es necesario que haya victimas para que se puedan descubrir. Desde entonces, ningún otro avión ha explotado por esto : P. |
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| 2.5 Elementos hipersustentadores | | Aunque esto no deba ir en la clasificación general del avión, para no hacer el texto demasiado lioso, lo incluiré aquí, aunque me centraré básicamente en la forma y su acción, y no tanto en sus fundamentos matemáticos. En determinadas condiciones, es necesario (o más que necesario, conveniente), aumentar la capacidad de sustentación del avión, para por ejemplo, reducir la pista necesaria para aterrizar o despegar, o disminuir el consumo de combustible. Esto se puede conseguir con los elementos hipersustentadores, dentro de los cuales me centraré en los pasivos, encaminados a: aumentar la curvatura de los perfiles, la superficie alar y el control de la capa límite (este último concepto se explicará más adelante, que es algo más "técnico"). | 
Los "slats" son dispositivos encargados también de aumentar la superficie alar, pero por el borde de ataque.
Varios tipos de Flaps posibles para un avión. | ¿Qué son los "flaps"? Los flaps son uno de los elementos hipersustentadores por excelencia. De hecho, cuando viajéis en avión la próxima vez, si os apetece, pedid por favor que os coloquen en la ventana, cerca del ala. Al despegar, podréis ver como, de repente, aparecen por la parte de atrás del ala unas "extensiones" que pueden incluso llegar a doblar el ancho del ala. Eso son los flaps. Al aumentar esa superficie, se produce un aumento de la sustentación, y por lo tanto el avión necesita menos pista para despegar. Estos flaps pueden aparecer tanto por delante del ala como por detrás, y los hay de varios tipos (ranurados, triranurados, fowler, etc. etc.), pero todos están encaminados a lo mismo: aumentar la fuerza de sustentación.
¿Qué son los spoilers? Aparte de ser esas frases que te joden los juegos, los spoilers son los elementos del avión destinados a romper la sustentación. Y pensareis: Vale, llevas 4 páginas dándonos la tabarra con la dichosa sustentación, y ahora nos vienes y nos dices que los aviones tienen algo que la rompe. Genial. Pues sí, así es. Se usan, ni más ni menos, que para el aterrizaje (en otros casos su uso podría ser peligroso). Al aterrizar, lo que queremos es utilizar la menor pista posible, así que para ello, cuando estamos cerca de tierra, metemos spoilers. ¿Y qué conseguimos? Conseguimos que el avión deje de "volar", que se pegue a tierra, y que entonces puedan actuar los frenos y la reversa de los motores, y así poder frenar. Por si os lo preguntáis, la reversa de los motores es ni más ni menos que su marcha atrás. Al frenar, en vez de proporcionar empuje hacia delante, lo que hacen es cambiar el sentido, con lo cual ayudan a reducir la velocidad. |
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) en Física, Matemáticas, Economía (¿?¿?) etc. que sienten las bases necesarias para poder avanzar. A partir de 3º, se puede uno centrar en las tres especialidades que se ofrecen, que son: Aeronaves y Vehículos Espaciales, Propulsión ("Motores") e Infraestructura del Transporte Aéreo ("Aeropuertos"). La estructura general quedaría así:
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